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JP3689616B2 - Voice recognition apparatus, voice recognition method, voice recognition system, and program recording medium - Google Patents
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JP3689616B2 - Voice recognition apparatus, voice recognition method, voice recognition system, and program recording medium - Google Patents

Voice recognition apparatus, voice recognition method, voice recognition system, and program recording medium Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ある話者が発声した音声を標準的な人が発声したかのようにスペクトルを変形(正規化)して学習モード時/認識モード時に利用する話者正規化機能付きの音声認識装置および音声認識方法、音声認識システム、並びに、話者正規化音声認識処理プログラムを記録したプログラム記録媒体に関する。
【0002】
【従来の技術】
これまでに、予め大量の音声データを学習して構築された音声認識装置において、比較的少量の音声データで話者適応または話者正規化を行なう手法が開発されてきている。また、話者適応や話者正規化を行なうために音声認識装置が必要とする音声データは、提供者の発声負担を考慮して、できるだけ少量であることが望まれる。
【0003】
非常に少ないデータで話者正規化を行う方法として、声道を前方(口腔側)と後方(咽頭腔側)との2つの区間に分割した夫々の長さを利用して話者正規化を行なう方法(例えば、内藤,Li Deng,匂坂、「音声の生成モデルを用いた話者正規化手法」、日本音響学会講演論文集、pp.99‐100(1999年3月))がある。
【0004】
一方、音声スペクトルの周波数軸・強度軸の同時非線形伸縮を行なうことによって、話者正規化に関して著しい効果が見られ、不特定話者音声認識性能が向上したという報告がある(例えば、中川,神谷,坂井、「音声スペクトルの時間軸・周波数軸・強度軸の同時非線形伸縮に基づく不特定話者の単語音声の認識」、電子通信学会論文誌、Vol.j64‐D No.2,pp.116‐123(1981))。
【0005】
また、予め変換元話者と変換先話者とが発声した音声における複数母音のスペクトル包絡系列(n次元ベクトル系列)間で周波数領域におけるDP(動的計画法)マッチングを行ない、求められた―つの最適DPパスを利用して上記変換元話者のスペクトル包絡を変換先話者のスペクトル包絡に変換する方法が提案されている(例えば、特開平4‐147300号公報)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の話者正規化方法には、以下のような問題がある。すなわち、声道の前方(口腔側)と後方(咽頭腔側)との長さを利用した話者正規化方法においては、話者の個人差の内で声道形状や声道長等の身体上の差に起因する個人差(ハード差)はある程度正規化できるのであるが、調音点や口の開き具合等の発声癖に起因する個人差(ソフト差)は正規化できない。したがって、正規化による認識性能の向上が充分ではないという問題がある。
【0007】
また、上記音声スペクトルの周波数軸・強度軸の同時非線形伸縮によって話者正規化を行なう方法においては、非線形伸縮の際の制約条件を相当上手く設定しないと、個人差のみならず音韻差まで正規化されてしまい、結果として性能を下げてしまうという問題がある。
【0008】
また、変換元話者と変換先話者とが発声した音声における複数母音のスペクトル包絡系列(n次元ベクトル系列)間でDPマッチングを行なう方法においては、調音点や口の開き具合などの発声癖に起因する個人差(ソフト差)の影響で各母音毎の最適DPパスが異なる場合には、似通った最適DPパス群(例えば、後舌母音)のメンバーが多い方に偏って、他の群にはやや不適切なDPパスを抽出し、全体として最適ではないDPパスが選択されてしまうという問題がある。また、最適DPパスが偏らないように上手く学習用の母音を選択できた場合には、声道形状や声道長等の身体上の差に起因する個人差(ハード差)のみを正規化するDPパスであるため、正規化による認識性能の向上が充分でないという問題がある。さらに、変換元話者と変換先話者とが同じ内容(単語または文:例えば「あいうえお、いえあおう」)を発声するという制約を前提にしているため、変換元話者の発声内容が異なっていたり、音声データが不足している場合には、利用することができないという問題もある。
【0009】
このように、上記従来の話者正規化方法においては、個人差の正規化性能の点において、十分であるとは言えないのである。
【0010】
そこで、この発明の目的は、少量の音声データで身体上の差に起因する個人差(ハード差)のみならず発声癖に起因する個人差(ソフト差)も正規化でき且つ音韻差は正規化しない音声認識装置及び音声認識方法、音声認識システム、並びに、話者正規化音声認識処理プログラムを記録したプログラム記録媒体を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、第1の発明は、第1話者の音声を第2話者の音声に変換して話者正規化する話者正規化機能付きの音声認識装置であって、上記第1話者が発声した第1音声から第1スペクトル包絡を抽出する一方,第2話者が発声した第2音声から第2スペクトル包絡を抽出するスペクトル包絡抽出手段と、上記抽出された第1スペクトル包絡及び第2スペクトル包絡を音声単位のラベルを付与して格納する第1メモリ手段と、同一ラベルに関して,上記第1メモリに格納された上記第1スペクトル包絡と第2スペクトル包絡とに対して動的計画法を用いた非線形な周波数伸縮マッチングを行って,両スペクトル包絡の周波数軸の対応付けを表わす周波数ワーピング関数を求める非線形周波数軸スペクトルマッチング手段と、上記周波数ワーピング関数を音声単位のラベルを付与して格納する第2メモリ手段と、上記スペクトル包絡抽出手段によって抽出された認識対象の第1スペクトル包絡が入力されて,この認識対象第1スペクトル包絡の音声単位と同じ音声単位名の周波数ワーピング関数を上記第2メモリから読み出し,この読み出された周波数ワーピング関数に基づいて上記認識対象第1スペクトル包絡を第2話者に関するスペクトル包絡に変換するスペクトル包絡変換手段と、上記変換された正規化済みスペクトル包絡に基づいて入力音声を認識する音声認識手段と、上記第2メモリ手段に格納された周波数ワーピング関数を上記ラベルに基づいて音素 , 類似音素 , 有声音区間 / 無声音区間および話者毎にグループ化し , 各グループに属する周波数ワーピング関数の平均値を算出し , 得られた平均周波数ワーピング関数を各グループ名のラベルを付与して上記第2メモリ手段に格納させる平均化手段を備えて、上記スペクトル包絡変換手段は、上記第1メモリに格納された上記認識対象第1スペクトル包絡の音素と同じ音素に関する上記第1話者のデータの量に応じて決定されたグループの平均周波数ワーピング関数を、上記周波数ワーピング関数として用いるようになっていることを特徴としている。
【0012】
上記構成によれば、第1話者の音声から得られた第1スペクトル包絡と第2話者の音声から得られた第2スペクトル包絡との周波数軸の対応付けを表わす周波数ワーピング関数が用いられ、第1話者による認識対象の第1スペクトル包絡の周波数軸が非線形伸縮されて第2話者によるスペクトル包絡に変換され、この変換された正規化済みスペクトル包絡に基づいて入力音声が認識される。したがって、上記第1話者を不特定話者とし上記第2話者を標準話者とすれば、不特定話者による発声に基づくスペクトル包絡が標準話者のスペクトル包絡に話者正規化され、この正規化されたスペクトル包絡に基づいて精度の高い音声認識が行われる。
【0013】
その場合、上記周波数ワーピング関数を同一音声単位に関する複数の第1スペクトル包絡の平均値と複数の第2スペクトル包絡の平均値とに基づいて得ることによって、身体上の差に起因する個人差(ハード差)のみならず発声癖に起因する個人差(ソフト差)をも正規化できる。その場合、同じ音素間で非線形伸縮されるので、音韻差は正規化されない。
【0014】
さらに、上記平均周波数ワーピング関数が「音素」 , 「類似音素」 , 「有声音区間 / 無声音区間」および「話者」毎のグループ別に求められている。したがって、上記第1メモリ手段に保存されている第1話者の発声データの量に応じて、適切なグループの平均周波数ワーピング関数を選択して上記周波数ワーピング関数の代りに用いることができる。例えば、後舌母音 / / の発声データが少ないか全く無い場合には、当該音素 / / の類似音素である後舌母音 / / の平均周波数ワーピング関数、または、有声音区間の平均周波数ワーピング関数が選択される。こうして、第1話者の発声データの量が少ない場合でも対処可能になる。さらに、上記音素毎の平均周波数ワーピング関数を求めることによって、発声癖に起因する個人差が正規化される。
【0015】
また、上記第1の発明の音声認識装置は、上記第1メモリ手段を,上記第1スペクトル包絡および第2スペクトル包絡の傾きをも音声単位のラベルを付与して格納するように成し、上記第1話者が発声した第1音声から第1スペクトル包絡の傾きを抽出する一方,第2話者が発声した第2音声から第2スペクトル包絡の傾きを抽出して上記第1メモリ手段に格納させるスペクトル傾き抽出手段と、上記認識対象第1スペクトル包絡の音声単位と同じ音声単位名の第1スペクトル包絡の傾きと第2スペクトル包絡の傾きとを上記第1メモリから読み出し,両傾きの差に基づいて,上記スペクトル包絡変換手段によって得られた上記正規化済みスペクトル包絡の傾きを補正するスペクトル傾き補正手段を備えて、上記音声認識手段を、上記傾きが補正された正規化済みスペクトル包絡に基づいて入力音声を認識するように成すことが望ましい。
【0016】
上記構成によれば、上記第1話者による認識対象の第1スペクトル包絡の音声単位と同じ音声単位名での第1,第2スペクトル包絡の傾きの差に基づいて、上記正規化済みスペクトル包絡の傾きが補正されて、より的確に第2話者の音声に話者正規化される。
【0017】
た、上記第1の発明の音声認識装置は、上記音声単位は音素であり、上記第1メモリ手段に格納された第1スペクトル包絡の傾きおよび第2スペクトル包絡の傾きを上記ラベルに基づいて音素・類似音素・有声音区間/無声音区間および話者毎にグループ化し,各グループに属するスペクトル包絡の傾きの平均値を算出し,得られた平均スペクトル傾きを各話者名および各グループ名のラベルを付与して上記第1メモリ手段に格納させる平均化手段を備えると共に、上記スペクトル傾き補正手段を,上記認識対象第1スペクトル包絡の音素が属する何れかのグループの平均スペクトル傾きを上記スペクトル包絡の傾きとして用いるように成すことが望ましい。
【0018】
上記構成によれば、平均スペクトル傾きが「音素」,「類似音素」,「有声音区間/無声音区間」および「話者」毎のグループ別に求められている。したがって、上記第1メモリ手段に保存されている第1話者の発声データの量に応じて、適切なグループの平均スペクトル傾きを選択して上記スペクトル包絡の傾きの代りに用いることができる。こうして、第1話者の発声データの量が少ない場合でも対処可能になる。さらに、上記音素毎の平均スペクトル傾きを求めることによって、発声癖に起因する個人差が正規化される。
【0019】
また、上記第1の発明の音声認識装置は、上記スペクトル傾き補正手段を、上記第1メモリに格納された上記認識対象第1スペクトル包絡の音素と同じ音素に関する上記第1話者のデータの量に応じて、用いる平均スペクトル傾きのグループを決定するように成すことが望ましい。
【0020】
上記構成によれば、認識対象音素に関する上記第1話者による発声データの量に応じて、最適な範囲内で平均化された平均スペクトル傾きが用いられて、第1話者の発声データの量が少ない場合でも高い認識率が得られる。
【0021】
また、上記第1の発明の音声認識装置は、上記音声認識手段を、上記周波数ワーピング関数を求めるに際して、上記抽出された第1スペクトル包絡あるいは第2スペクトル包絡の時系列を不特定話者音声認識方法によって認識し、認識結果の音声単位名を上記第1メモリ手段に送出するように成すことが望ましい。
【0022】
上記構成によれば、上記第1,第2話者の発声から抽出された第1,第2スペクトル包絡から、ラベル用の音声単位名が自動的に得られる。こうして、上記スペクトル包絡あるいはスペクトル包絡の傾きに対するラベル付け処理が容易に行われる。
【0023】
また、上記第1の発明の音声認識装置は、上記第1話者が複数居り、上記第1話者および第2話者の音声を波形分析して韻律情報を抽出する波形分析手段と、上記周波数ワーピング関数を求める学習モード時には,複数の既知話者の音声から抽出された上記韻律情報およびスペクトル包絡を各話者のラベルを付与して音声標準パターンとして登録する一方,不特定話者の音声を認識する認識モード時には,認識対象話者の音声から抽出された上記韻律情報およびスペクトル包絡に基づいて上記登録された音声標準パターンを用いて上記認識対象話者を認識し,認識結果の話者名を出力する話者認識手段を備えて、上記スペクトル変換手段およびスペクトル傾き補正手段を、上記認識モード時に、上記話者認識手段からの話者名に関する上記周波数ワーピング関数または第1スペクトル傾きを読み出すように成すことが望ましい。
【0024】
上記構成によれば、認識モード時において、発声話者が認識され、この認識話者に関する上記周波数ワーピング関数あるいは第1スペクトル傾きが読み出されて、認識対象第1スペクトル包絡の正規化に用いられる。したがって、上記第1話者として複数の話者が居って、夫々の第1話者毎に上記周波数ワーピング関数,第1スペクトル包絡および第1スペクトル傾きを格納しておくことによって、不特定話者に対して話者正規化音声認識が行われる。
【0025】
また、上記第1の発明の音声認識装置は、上記音声認識手段を、上記スペクトル包絡変換手段によって得られた正規化済みスペクトル包絡から抽出された標準パターンを用いて、不特定話者音声認識方法によって音声認識を行うように成すことが望ましい。
【0026】
上記構成によれば、上記音声認識手段によって、話者正規化された標準パターンを用いて高い識別精度で音声認識が行われる。さらに、上記音声認識手段が混合分布HMM(隠れマルコフモデル)を用いる音声認識手段である場合に、音声単位毎の音素標準パターンの分散が小さくなり、遷移確率の混合分布に用いる分布数が「1」または「より少ない数」に抑えられる。したがって、実行時のメモリ容量とプロセッサ負荷とが軽減される。
【0027】
また、第2の発明は、第1話者の声質での音声を第2話者の声質での音声に変換して話者正規化する音声認識装置であって、上記第1話者が発声した第1音声から第1声道断面積を抽出する一方,第2話者が発声した第2音声から第2声道断面積を抽出する声道断面積抽出手段と、上記抽出された第1声道断面積および第2声道断面積を音声単位のラベルを付与して格納する第1メモリ手段と、同一ラベルに関して,上記第1メモリに格納された上記第1声道断面積と第2声道断面積とに対して動的計画法を用いた非線形な声道軸伸縮マッチングを行って,両声道断面積の声道軸の対応付けを表わす声道軸ワーピング関数を求める非線形声道軸マッチング手段と、上記声道軸ワーピング関数を音声単位のラベルを付与して格納する第2メモリ手段と、上記声道断面積抽出手段によって抽出された認識対象の第1声道断面積が入力されて,この認識対象第1声道断面積の音声単位と同じ音声単位名の声道軸ワーピング関数を上記第2メモリから読み出し,この読み出された声道軸ワーピング関数に基づいて上記認識対象第1声道断面積を第2話者に関する声道断面積に変換する声道断面積変換手段と、上記変換された正規化済み声道断面積に基づいて入力音声を認識する音声認識手段と、上記第2メモリ手段に格納された声道軸ワーピング関数を上記ラベルに基づいて音素 , 類似音素 , 有声音区間 / 無声音区間および話者毎にグループ化し , 各グループに属する声道軸ワーピング関数の平均値を算出し , 得られた平均声道軸ワーピング関数を各グループ名のラベルを付与して上記第2メモリ手段に格納させる平均化手段を備えて、上記声道断面積変換手段は、上記第1メモリに格納された上記認識対象第1声道断面積の音素と同じ音素に関する上記第1話者のデータの量に応じて決定されたグループの平均声道軸ワーピング関数を上記声道軸ワーピング関数として用いるようになっていることを特徴としている。
【0028】
上記構成によれば、声道軸ワーピング関数が用いられて、第1話者による認識対象の第1声道断面積の声道軸が非線形伸縮されて第2話者による声道断面積に変換され、この変換された正規化済み声道断面積に基づいて入力音声が認識される。したがって、上記第1話者を不特定話者とし上記第2話者を標準話者とすれば、不特定話者による発声に基づく声道断面積が標準話者の声道断面積に話者正規化され、この正規化された声道断面積に基づいて精度の高い音声認識が行われる。
【0029】
その場合に、上記声道軸ワーピング関数を同一音声単位に関する複数の第1声道断面積の平均値と複数の第2声道断面積の平均値とに基づいて得ることによって、身体上の差に起因する個人差(ハード差)のみならず発声癖に起因する個人差(ソフト差)をも正規化できる。その場合、同じ音素間で非線形伸縮されるので、音韻差は正規化されない。
【0030】
さらに、上記平均声道軸ワーピング関数が「音素」 , 「類似音素」 , 「有声音区間 / 無声音区間」および「話者」毎のグループ別に求められている。したがって、上記第1メモリ手段に保存されている第1話者の発声データの量に応じて、適切なグループの平均声道軸ワーピング関数を選択して上記声道軸ワーピング関数の代りに用いることができる。例えば、後舌母音 / / の発声データが少ないか全く無い場合には、当該音素 / / の類似音素である後舌母音 / / の平均声道軸ワーピング関数、または、有声音区間の平均声道軸ワーピング関数が選択される。こうして、第1話者の発声データの量が少ない場合でも対処可能になる。さらに、上記音素毎の平均声道軸ワーピング関数を求めることによって、発声癖に起因する個人差が正規化される。
【0031】
また、第3の発明は、第1話者の音声を第2話者の音声に変換して話者正規化する話者正規化機能を有する音声認識方法であって、上記第1話者が発声した第1音声から第1スペクトル包絡を抽出する一方,第2話者が発声した第2音声から第2スペクトル包絡を抽出するステップと、同一の音声単位名に関して,上記抽出された上記第1スペクトル包絡と第2スペクトル包絡とに対して動的計画法を用いた非線形な周波数伸縮マッチングを行って,両スペクトル包絡の周波数軸の対応付けを表わす周波数ワーピング関数を求めるステップと、認識対象の第1スペクトル包絡を抽出するステップと、上記抽出された認識対象第1スペクトル包絡の音声単位と同じ音声単位名の周波数ワーピング関数に基づいて,上記認識対象の第1スペクトル包絡を第2話者に関するスペクトル包絡に変換するステップと、上記変換された正規化済みスペクトル包絡に基づいて入力音声を認識するステップと、上記周波数ワーピング関数を上記ラベルに基づいて音素 , 類似音素 , 有声音区間 / 無声音区間および話者毎にグループ化し , 各グループに属する周波数ワーピング関数の平均値を算出し , 得られた平均周波数ワーピング関数に各グループ名のラベルを付与するステップを備えて、上記認識対象第1スペクトル包絡を第2話者に関するスペクトル包絡に変換するステップは、上記認識対象第1スペクトル包絡の音素と同じ音素に関する上記抽出された第1話者のデータの量に応じて決定されたグループの平均周波数ワーピング関数を、上記周波数ワーピング関数として用いるようになっていることを特徴としている。
【0032】
上記構成によれば、上記第1の発明の場合と同様に、上記周波数ワーピング関数を同一音声単位に関する複数の第1スペクトル包絡の平均値と複数の第2スペクトル包絡の平均値とに基づいて得ることによって、身体上の差に起因する個人差のみならず発声癖に起因する個人差をも正規化できる。その場合、同じ音素間で非線形伸縮されるので、音韻差は正規化されない。
【0033】
さらに、上記平均周波数ワーピング関数が「音素」 , 「類似音素」 , 「有声音区間 / 無声音区間」および「話者」毎のグループ別に求められている。したがって、保存されている上記第1話者の発声データの量に応じて、適切なグループの平均周波数ワーピング関数を選択して上記周波数ワーピング関数の代りに用いることができる。例えば、後舌母音 / / の発声データが少ないか全く無い場合には、当該音素 / / の類似音素である後舌母音 / / の平均周波数ワーピング関数、または、有声音区間の平均周波数ワーピング関数が選択される。こうして、第1話者の発声データの量が少ない場合でも対処可能になる。さらに、上記音素毎の平均周波数ワーピング関数を求めることによって、発声癖に起因する個人差が正規化される。
【0034】
また、上記第3の発明の音声認識方法は、上記第1話者が発声した第1音声から第1スペクトル包絡の傾きを抽出する一方,上記第2話者が発声した第2音声から第2スペクトル包絡の傾きを抽出するステップと、上記認識対象第1スペクトル包絡の音声単位と同じ音声単位名の第1スペクトル包絡の傾きと第2スペクトル包絡の傾きとの差に基づいて,上記変換された正規化済みスペクトル包絡の傾きを補正するステップを備えて、上記入力音声を認識するステップにおいては上記傾き補正後の正規化済みスペクトル包絡を用いることが望ましい。
【0035】
上記構成によれば、上記第1の発明の場合と同様にして上記正規化済みスペクトル包絡の傾きが補正されて、より的確に第2話者の音声に話者正規化される。
【0036】
また、第4の発明は、通信ネットワークを介して音声情報の交換が可能なユーザ端末とセンターシステムとを含む音声認識システムであって、上記ユーザ端末には、上記第1の発明あるいは第2の発明の音声認識装置と、上記音声認識装置によって得られた入力音声に関する上記正規化済みスペクトル包絡あるいは上記正規化済み声道断面積を,上記通信ネットワークを介して上記センターシステムへ送信する送信制御手段を備える一方、上記センターシステムには、上記通信ネットワークを介して上記ユーザ端末から送信されてくる上記正規化済みスペクトル包絡あるいは上記正規化済み声道断面積を受信する制御部と、上記正規化済みスペクトル包絡または上記正規化済み声道断面積に基づいて,上記音声認識装置への入力音声を認識する入力音声認識部を備えたことを特徴としている。
【0037】
上記構成によれば、上記第1の発明あるいは上記第2の発明の場合と同様にして、個人差の正規化性能が高い音声認識が行われる。さらに、ユーザ端末の音声認識装置によって得られた入力音声に関する上記正規化済みスペクトル包絡あるいは上記正規化済み声道断面積が、通信ネットワークを介してセンターシステムに送信されて、上記センターシステムの入力音声認識部によって上記ユーザ端末への入力音声が認識される。こうして、上記センターシステム側で入力音声を認識することによって、後の言語処理も上記センターシステム側で行われることになり、上記ユーザ端末の構成が簡素化される。
【0038】
また、第5の発明のプログラム記録媒体は、コンピュータを、上記第1の発明におけるスペクトル包絡抽出手段,非線形周波数軸スペクトルマッチング手段,スペクトル包絡変換手段,音声認識手段,平均化手段 ,スペクトル傾き抽出手段,スペクトル傾き補正手段および話者認識手段として機能させる話者正規化音声認識処理プログラムが記録されていることを特徴としている。
【0039】
上記構成によれば、上記周波数ワーピング関数を用いて、第1話者による認識対象の第1スペクトル包絡の周波数軸が非線形伸縮されて第2話者によるスペクトル包絡に変換される。さらに、この変換された正規化済みスペクトル包絡の傾きが、第1,第2スペクトル包絡の傾きの差に基づいて補正される。そして、こうして得られた傾き補正後の正規化済みスペクトル包絡に基づいて入力音声が認識される。したがって、身体上の差に起因する個人差のみならず発声癖に起因する個人差をも正規化でき、個人差の正規化性能が高い音声認識が行われる。
【0040】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。尚、以下の説明においては、上記音声単位を「音素」としているが、この発明はこれに限定されるものではない。
【0041】
<第1実施の形態>
図1は、本実施の形態における話者正規化機能付きの音声認識装置におけるブロック図である。波形分析部1は、入力された音声の波形を分析し韻律情報(パワー,ピッチ周波数等)およびケプストラム分析結果を出力する。スペクトル包絡・傾き抽出部2は、波形分析部1で得られたケプストラム分析結果を入力し、図3(b),(d)に示すようなスペクトル包絡と、図3(a),(c)に示すようなスペクトル包絡の傾き(以下、スペクトル傾きと言う)とを抽出する。音声認識部3は、波形分析部1からの韻律情報や他のパラメータを受け取って、音素標準パターンメモリ4に格納された音素標準パターンを参照して音声を認識し、音声認識結果を出力する。
【0042】
話者認識部5には、上記波形分析部1からの韻律情報と、スペクトル包絡・傾き抽出部2からのスペクトル包絡及びスペクトル傾きの時系列とが入力される。そして、学習モード時には、入力された学習対象話者Tのスペクトル包絡,スペクトル傾き及び韻律情報の時系列をその話者の話者音声標準パターンとして、話者番号と共に内部メモリ等に蓄積する。一方、認識モード時には、入力された認識対象話者Tのスペクトル包絡,スペクトル傾きおよび韻律情報の時系列を、上記学習モード時に蓄積された上記話者音声標準パターン群と比較し、最も尤度の高い話者を認識して認識結果としての話者番号を出力する。
【0043】
マッチング・平均化処理部6は、上記スペクトル包絡・傾き抽出部2からのスペクトル包絡およびスペクトル傾きの平均化と、後述する周波数ワーピング関数の平均化を行う。さらに、平均スペクトル包絡間の非線形周波数軸スペクトルマッチングを行って周波数ワーピング関数を生成する。スペクトル包絡変換部7は、マッチング・平均化処理部6からの平均周波数ワーピング関数を用いてスペクトル包絡・傾き抽出部2で抽出された認識対象話者のスペクトル包絡を標準話者のスペクトル包絡に変換し、得られた変形スペクトル包絡をスペクトル傾き変換部8に送出する。スペクトル傾き変換部8は、マッチング・平均化処理部6からの平均スペクトル傾きを用いて、スペクトル包絡変換部7からの変形スペクトル包絡の傾きを補正し、得られた正規化済みスペクトル包絡を音声認識部3に送出する。その結果、音声認識部3では、話者正規化した音声認識結果を得ることができるのである。
【0044】
図2は、上記マッチング・平均化処理部6の詳細なブロック図である。スペクトル包絡・傾きメモリ11は、スペクトル包絡・傾き抽出部2で抽出されたスペクトル包絡およびスペクトル傾きを、音声認識部3による話者毎の音声認識結果である音素ラベルを付与して格納する。非線形周波数軸スペクトルマッチング部12は、スペクトル包絡・傾きメモリ11に格納された標準話者Sの平均スペクトル包絡と学習対象話者Tの平均スペクトル包絡との非線形周波数マッチングを行う。そして、得られた最適DPパスに相当する周波数ワーピング関数を求め、音素名を付与して周波数ワーピング関数メモリ13に蓄積する。
【0045】
平均化処理部14は、上記スペクトル包絡・傾きメモリ11に格納された話者毎の各音素のスペクトル包絡およびスペクトル傾きと、周波数ワーピング関数メモリ13に蓄積された周波数ワーピング関数とを読み出して、線形変換等によって、音素,類似音素,有声音区間/無声音区間および音声区間全体(話者)毎に分類して平均値を算出する。そして、得られた平均スペクトル包絡および平均スペクトル傾きは、対応する音素名,類似音素名,有声音区間/無声音区間あるいは音声区間全体(話者)のラベルを付与してスペクトル包絡・傾きメモリ11に格納させる。また、得られた平均周波数ワーピング関数は、対応する音素名,類似音素名,有声音区間/無声音区間あるいは音声区間全体(話者)のラベルを付与して周波数ワーピング関数メモリ13に格納させる。
【0046】
このように、上記マッチング・平均化処理部6においては、発声者の個人差に起因する正規化の行き過ぎを是正するための周波数ワーピング関数を生成し、スペクトル傾きに関し学習の度合いに応じたパラメータを選択し平均化するのである。
【0047】
図4〜図7は、上記構成を有する音声認識装置による話者正規化音声認識処理動作のフローチャートである。以下、図4〜図7に従って、上記音声認識装置の動作について説明する。
【0048】
[学習モード時]
図4および図5は、上記話者正規化音声認識処理動作における学習モード時のフローチャートである。先ず、図4および図5に従って、学習モード時の処理動作について詳細に説明する。
【0049】
ステップS1で、話者番号sに初期値「1」が設定される。尚、この話者番号sや、後の音素番号x,音素区間番号y,学習/認識対象話者(以下、単に対象話者と言う)番号sT,標準話者番号sS等は、作業メモリ(図示せず)等に設定される。また、上記話者としては、正規化を行う際の標準話者S及び対象話者Tと成り得る話者が選ばれる。ステップS2で、波形分析部1に音声波形が入力される。
【0050】
ステップS3で、上記波形分析部1によって、入力音声波形に対してケプストラム分析が行われ、ケプストラム分析結果と認識用の韻律情報(音素継続時間長,平均パワー,平均ピッチ周波数等)とが抽出される。ステップS4で、スペクトル包絡・傾き抽出部2によって、波形分析部1からの低次のケプストラム係数に基づいてスペクトル包絡が抽出される。さらに、上記スペクトル包絡を最小2乗近似直線で近似した場合の近似直線の傾きが、スペクトル傾きとして抽出される。こうすることによって、例えば、横軸を周波数fとし、縦軸を標準話者Sと対象話者Tの音素番号xの音素xにおけるスペクトル傾きRx(f)あるいはスペクトル包絡Tx(f)とすれば、正規化によって、図3に示すように変換することが可能になるのである。
【0051】
ステップS5で、上記音声認識部5によって、スペクトル包絡・傾き抽出部2で抽出されたスペクトル包絡と波形分析部1で抽出された韻律情報との時系列に基づいて、HMMを用いて音声認識が行われる。そして、認識結果としての音素番号(音素名)系列が出力される。ここで、上記音素番号は、予め音素名に対応付けて決定されてRAM(ランダム・アクセス・メモリ)(図示せず)に格納されているものとする。
【0052】
尚、本実施の形態においては、上記波形分析部1による音声波形分析をケプストラム分析とし、このケプストラム分析結果に基づいてスペクトル包絡およびスペクトル傾きを抽出するようにしている。しかしながら、波形分析部1における音声波形分析法はこれに限定されるものではなく、LPC(線形予測分析)等のスペクトル包絡を抽出できる方法であれば何れの音声波形分析法であっても差し支えない。
【0053】
ステップS6で、上記スペクトル包絡・傾き抽出部2で抽出された上記スペクトル包絡およびスペクトル傾きが、話者番号sと音声認識部3からの音素番号xの対でなるラベルが付与されて、マッチング・平均化処理部6のスペクトル包絡・傾きメモリ11によって格納される。この場合、教師有り学習であって、発声内容が既知の場合には、音声認識結果としての音素番号xの代わりに、スペクトル包絡・傾きメモリ11に入力される発声内容に対応する音素ラベル列を用いる。
【0054】
ステップS7で、上記話者認識部5によって、上記波形分析部1で抽出された韻律情報の時系列と、スペクトル包絡・傾き抽出部2で抽出されたスペクトル包絡およびスペクトル傾きの時系列とが、話者番号sでなるラベルが付与されて、その話者の音声標準パターンとして上記内部メモリに蓄積される。ステップS8で、当該話者番号sの話者による発声である学習音声があるか否か、つまり同一話者による音声入力があるか否かが判別される。その結果、あれば上記ステップS2に戻って、次の音声に関する上記スペクトル包絡及びペクトル傾きの抽出と音声認識と音声標準パターンの蓄積とに移行する。一方、なければステップS9に進む。
【0055】
ステップS9で、上記音素番号xが、初期値「1」に設定される。ステップS10で、平均化処理部14によって、上記スペクトル包絡・傾きメモリ11から話者番号sと音素番号xとが付与されたスペクトル包絡およびスペクトル傾きが読み出される。そして、この読み出されたスペクトル包絡およびスペクトル傾きの夫々が、「音素」,「類似音素」,「有声音区間/無声音区間」及び「音声区間全体」毎に分類される。ステップS11で、音素番号xが最大値xMAX以上であるか否かが判別される。その結果、最大値xMAX以上であればステップS13に進む一方、そうでなければステップS12に進む。ステップS12で、音素番号xがインクリメントされた後に、上記ステップS10に戻って、次の音素のスペクトル包絡およびスペクトル傾きに対する分類に移行する。
【0056】
ステップS13で、上記平均化処理部14によって、話者番号sが付与されたスペクトル包絡およびスペクトル傾きに関する「音素」,「類似音素」,「有声音区間/無声音区間」および「音声区間全体」毎の平均が、線形変換等によって算出される。そして、得られた平均スペクトル包絡および平均スペクトル傾きが、スペクトル包絡・傾きメモリ11によって対応する音素名,類似音素名,有声音区間/無声音区間および音声区間全体のラベルが付与されて格納される。
【0057】
ステップS14で、上記話者番号sが、最大値sMAX以上であるか否かが判別される。その結果、最大値sMAX以上であればステップS16に進む一方、そうでなければステップS15に進む。ステップS15で、話者番号sがインクリメントされる。そうした後、上記ステップS2に進んで、次の話者に関して、スペクトル包絡およびスペクトル傾きの抽出、音素認識、音声標準パターンの蓄積、スペクトル包絡およびスペクトル傾きの分類、平均値算出に移行する。そして、上記ステップS14において、話者番号sが最大値sMAX以上であると判別されるとステップS16に移行する。
【0058】
このようにして、標準話者Sおよび学習対象話者Tの音声データから抽出されたスペクトル包絡およびスペクトル傾きが、話者番号sと音素番号xとのラベルが付与されて蓄積される。また、「音素」,「類似音素」,「有声音区間/無声音区間」および「音声区間全体」毎の平均スペクトル包絡および平均スペクトル傾きが、話者番号sと音素名,類似音素名,有声音区間/無声音区間および音声区間全体とのラベルが付与されて蓄積されるのである。
【0059】
ステップS16で、上記学習対象話者番号sTに、外部から指示された学習対象話者番号が設定される。ステップS17で、標準話者番号sSに、外部から指示された標準話者番号が設定される。ステップS18で、音素番号xに初期値「1」が設定される。以下、マッチング・平均化処理部6のみの処理となる。
【0060】
ステップS19で、上記非線形周波数軸スペクトルマッチング部12によって、スペクトル包絡・傾きメモリ11から、学習対象話者番号sTに該当する話者番号sと当該音素番号xとが付与された平均スペクトル包絡が検索される。そして、この検索結果に基づいて、当該学習対象話者用の当該音素のデータがスペクトル包絡・傾きメモリ11に保存されているか否かが判別される。その結果、保存されていればステップS20に進み、そうでなければステップS24に進む。ステップS20で、非線形周波数軸スペクトルマッチング部12によって、スペクトル包絡・傾きメモリ11から、標準話者番号sSに該当する話者番号sと当該音素番号xとが付与された平均スペクトル包絡が検索される。そして、この検索結果に基づいて、当該標準話者用の当該音素のデータがスペクトル包絡・傾きメモリ11に保存されているか否かが判別される。その結果、保存されていればステップS21に進む一方、保存されていなければステップS24に進む。
【0061】
ステップS21で、上記非線形周波数軸スペクトルマッチング部12によって、動的計画法による非線形周波数軸スペクトルマッチングを用いて、当該音素に関して標準話者Sの平均スペクトル包絡と対象話者Tの平均スペクトル包絡とのマッチングが行われる。そして、最適DPパスに相当する周波数ワーピング関数が求められる。
【0062】
図8(a)は、上記非線形周波数軸スペクトルマッチング部12によって実行される動的計画法による非線形周波数軸スペクトルマッチングの概念を示す。同じ音素に関する標準話者Sの平均スペクトル包絡Sと学習対象話者Tの平均スペクトル包絡Tとに関して、スペクトル包絡を帯域でL等分し、両スペクトル包絡S,Tの各チャネルの出力値(スペクトル強度)を表す要素値を要素値Siおよび要素値Tj(1≦i,j≦L)とする。そして、両スペクトル包絡同士が対応するように周波数軸を動的計画法によって非線形に伸縮する。つまり、対応すべき2つのスペクトル包絡S,Tからなる平面上の格子点c=(i,j)の系列
F=c1,c2,…,cK,…,cL
を考える。そして、格子点c=(i,j)に関する要素値Siと要素値Tjとの距離d(i,j)=d(c)の系列Fに沿った総和Dを最小にする系列Fminを、上記最適DPパス(周波数ワーピング関数)とするのである。
【0063】
ステップS22で、上記非線形周波数軸スペクトルマッチング部12によって、上記周波数ワーピング関数が、音素番号xと共に周波数ワーピング関数メモリ13に送出される。そして、周波数ワーピング関数メモリ13によって音素番号xと話者番号sT,sSとのラベルが付与されて格納される。
【0064】
本実施の形態において用いる周波数ワーピング関数のデータ形式は、図8(b)に示すように、DPパス上の格子点c(i,j)の要素値は「0」より大きな整数であり、DPパス以外の格子点c(i,j)の要素値は「0」であるようなL行L列のマトリクスである。尚、帯域の分割数Lの数は多い方がワーピング精度が上がるので望ましい。しかしながら、あまり多くすると周波数ワーピング関数メモリ13の記憶容量が大きくなり、処理時間も長くなってしまう。
【0065】
尚、上述の説明においては、非線形周波数軸スペクトルマッチング部12は、同じ音素に関する標準話者Sの平均スペクトル包絡Sと対象話者Tの平均スペクトル包絡Tとにおける各チャンネルの要素値(スペクトル強度)Si,Tjを用いてマッチングを行なっているが、マッチング対象はスペクトル包絡の各チャネルの出力値(スペクトル強度)に限定されるものではない。例えば、平均スペクトル包絡Sと平均スペクトル包絡Tとに関する隣接チャネル間の出力値の差(スペクトル局所傾き)ΔSとΔTとを用いてマッチングを行なっても構わない。
但し、ΔTj=Tj−T(j-1)
ΔSi=Si−S(i-1)
ここで、2≦i,j≦L
【0066】
ステップS23で、音素番号xが最大値xMAX以上であるか否かが判別される。その結果、最大値xMAX以上であればステップS25に進む一方、そうでなければステップS24に進む。ステップS24で、音素番号xがインクリメントされる。そうした後、上記ステップS19に戻って、次の音素の標準話者Sと対象話者Tとのスペクトル包絡のマッチング、得られた周波数ワーピング関数の格納の処理に移行する。
【0067】
ステップS25で、上記平均化処理部14によって、周波数ワーピング関数メモリ13から各話者毎の周波数ワーピング関数が読み出され、上記ステップS11において分類された「類似音素」,「有声音区間/無声音区間」及び「音声区間全体」毎の平均が、線形変換等によって算出される。そして、得られた平均周波数ワーピング関数(図8(c)に示すように周波数ワーピング関数の加算値で代用してもよい)が、対応する類似音素名,有声音区間/無声音区間及び音声区間全体のラベルが付与されて、周波数ワーピング関数メモリ13によって格納される。そうした後、学習モード時の処理動作を終了する。
【0068】
以上のごとく、上記学習モード時には、学習対象話者Tと標準話者Sとの発声から、各音素毎にスペクトル包絡及びスペクトル傾きを抽出する。そして、「音素」,「類似音素」,「有声音区間/無声音区間」および「音声区間全体」毎の平均スペクトル包絡および平均スペクトル傾きが求められる。さらに、同じ音素に関する標準話者Sの平均スペクトル包絡と対象話者Tの平均スペクトル包絡とにおける非線形周波数軸スペクトルマッチングを行って最適DPパスに相当する周波数ワーピング関数を求め、「音素」,「類似音素」,「有声音区間/無声音区間」および「音声区間全体」毎の平均周波数ワーピング関数を求める。
【0069】
こうして、上記学習対象話者Tの平均スペクトル包絡を標準話者Sの平均スペクトル包絡に正規化するための話者正規化関数(平均周波数ワーピング関数)を学習するのである。その際に、上記周波数ワーピング関数は、同一話者および同一音素で平均化された平均スペクトル包絡を用いて得られる。したがって、発声癖に起因する音素毎に異なる個人差が正規化されているのである。
【0070】
[認識モード時]
図6および図7は、上記話者正規化音声認識処理動作における認識モード時のフローチャートである。以下、図6および図7に従って、認識モード時の処理動作について詳細に説明する。ここで、マッチング・平均化処理部6のスペクトル包絡・傾きメモリ11には、学習モード時に得られた「音素」,「類似音素」,「有声音区間/無声音区間」および「音声区間全体」毎の平均スペクトル包絡および平均スペクトル傾きが、学習データとして各話者別に格納されている。また、周波数ワーピング関数メモリ13には、学習モード時に得られた「音素」,「類似音素」,「有声音区間/無声音区間」および「音声区間全体」毎の平均周波数ワーピング関数が学習データとして格納されている。
【0071】
ステップS31〜ステップS35で、上記学習時のフローチャートのおける上記ステップS1〜ステップS5と同様にして、音素区間番号yの初期値設定、音声波形の入力、ケプストラム分析結果と韻律情報との抽出、スペクトル包絡及びスペクトル傾きの抽出、音声認識が行われる。そして、認識結果としての音素番号(音素名)系列が出力される。
【0072】
ステップS36で、上記話者認識部5によって、波形分析部1からの韻律情報の時系列と、スペクトル包絡・傾き抽出部2からのスペクトル包絡およびスペクトル傾きの時系列とが、上記内部メモリに蓄積されている音声標準パターン(韻律情報,スペクトル包絡及びスペクトル傾き)群と比較される。そして、最も尤度の高い音声標準パターンに付加されている話者が認識されて、認識結果としての話者番号sTが出力される。ステップS37で、スペクトル包絡・傾き抽出部2で抽出されたスペクトル包絡およびスペクトル傾きの時系列が、音声認識部3からの音素番号xと話者認識部5からの話者番号sTとの対でなるラベルが付与されて、区間位置(始端,終端)と共にスペクトル包絡・傾きメモリ11に格納される。
【0073】
ステップS38で、上記音素区間番号yがインクリメントされる。ステップS39で、波形分析部1に対して引き続き音声の入力があるか否かが判別される。その結果、入力音声波形があれば上記ステップS32に戻って、次の音声に関する上記スペクトル包絡およびスペクトル傾きの抽出,音声認識および話者認識に移行する。一方、入力波形が無ければステップS40に進む。ステップS40で、音素区間番号yの最大値yMAXが、値(y−1)に設定される。
【0074】
ステップS41で、上記音素区間番号yに、初期値「1」が設定される。ステップS42で、スペクトル包絡変換部7によって、スペクトル包絡・傾きメモリ11から、上記ステップS34において抽出された、y番目の区間の音素xに関する話者sTによるスペクトル包絡およびスペクトル傾きの時系列がロードされる。ステップS43で、スペクトル包絡・傾きメモリ11内に、話者sTの音素xに関する学習データが十分にあるか否かが判別される。その結果、十分にある場合にはステップS44に進み、十分ない場合にはステップS46に進む。
【0075】
ステップS44で、認識対象話者T(上記話者認識結果の話者番号sTに相当)の音素xに関する学習データは十分にあるから、上記スペクトル包絡変換部7によって、周波数ワーピング関数メモリ13から、y番目の区間の音素xに関する標準話者Sと認識対象話者Tとの間の平均周波数ワーピング関数が読み出される。そして、上記ステップS42においてロードされた話者番号sTの認識対象話者Tによるスペクトル包絡Tが、平均周波数ワーピング関数(要素値c(i,j))を用いて次式
Si=ΣTj*c(i,j)/Σc(i,j)
但し、1≦j≦L(または、i−α≦j≦i+α、α:正整数)
に従って変形されて、認識対象話者Tの変形スペクトル包絡S(iチャネルの要素値Si)が求められる。その結果、図9(a)に示すように、認識対象話者Tのスペクトル包絡TのピークTaのチャネル位置(j=4)が、変形スペクトル包絡Sにおいてはチャネル位置(i=3)にワープされるのである。
【0076】
ステップS45で、上記スペクトル傾き変換部8によって、上記スペクトル包絡・傾きメモリ11から、y番目の区間の音素xに関する標準話者番号sSが付与された標準話者Sの平均スペクトル傾きと話者番号sTが付与された認識対象話者Tの平均スペクトル傾きとが読み出され、両平均スペクトル傾きの差が算出される。そして、図9(b)に示すように、両平均スペクトル傾きの差の分だけ、上記ステップS44において得られた変形スペクトル包絡の傾きが補正されて認識対象話者Tの正規化済みスペクトル包絡が求められる。こうして、認識対象話者Tのスペクトル包絡Tが標準話者Sのスペクトル包絡Sに正規化されるのである。そうした後に、ステップS48に進む。
【0077】
ここで、上記周波数ワーピング関数メモリ13には、各音素毎,各類似音素毎,有声音区間/無声音区間毎および音声区間全体毎の複数の平均周波数ワーピング関数が格納されている。したがって、以下のように、学習モード時の認識対象話者Tの発声データの量に応じて、適切な平均周波数ワーピング関数を選択することができるのである。すなわち、ある音素(例、後舌母音/o/)の発声データが少ないか全く無い場合には、当該音素(/o/)の類似音素(例、後舌母音/a/)の平均周波数ワーピング関数、あるいは、有声音区間の平均周波数ワーピング関数および平均スペクトル傾きを選択する。あるいは、当該音素(/o/)の発声データが十分に多い場合には、上述したように、当該音素(/o/)の平均周波数ワーピング関数および平均スペクトル傾きを選択するのである。こうすることによって、認識対象話者Tの学習用発声データの量が少ない場合でも対処することができ、認識対象話者Tの発声負担を軽減することができるのである。
【0078】
ステップS46で、上記認識対象話者Tの音素xに関する学習データは不十分であるから、上記スペクトル包絡変換部7によって、周波数ワーピング関数メモリ13から、y番目の区間の音素xに関する標準話者Sと認識対象話者Tとの間の類似音素,有声音区間/無声音区間あるいは音声区間全体の平均周波数ワーピング関数が読み出される。そして、上記ステップS42においてロードされた認識対象話者Tのスペクトル包絡Tが上記ステップS44の場合と同様に変形されて、変形スペクトル包絡Sが求められる。
【0079】
ステップS47で、上記認識対象話者Tの音素xに関する学習データは不十分であるから、上記スペクトル傾き変換部8によって、スペクトル包絡・傾きメモリ11から、y番目の区間の音素xに関する標準話者Sおよび認識対象話者Tの類似音素,有声音区間/無声音区間あるいは音声区間全体の平均スペクトル傾きが読み出される。そして、上記ステップS45の場合と同様にして、上記変形スペクトル包絡の傾きが補正されて認識対象話者Tの正規化済みスペクトル包絡が求められる。
【0080】
ステップS48で、上記音声認識部3によって、上記ステップS45あるいはステップS47において得られた認識対象話者Tの上記正規化済みスペクトル包絡と、上記パワー等の韻律情報の時系列とに基づいて、HMM等によって再度音声認識が行われる。そして、得られた認識結果の音素系列が正式な認識結果として出力される。ステップS49で、音素区間番号yが最大値yMAX以上であるか否かが判別される。その結果、最大値yMAXより小さければステップS50に進み、そうでなければ認識モード時の処理動作を終了する。ステップS50で、音素区間番号yがインクリメントされる。そうした後、上記ステップS42に戻って、次の音素区間の変形スペクトル包絡への変換、正規化済みスペクトル包絡への変換、音声認識の処理に移行する。そして、上記ステップS49において、音素区間番号yが最大値yMAX以上であると判別されると認識モード時の処理動作を終了する。
【0081】
以上のごとく、上記認識モード時には、認識対象話者Tの発声から音素区間毎にスペクトル包絡およびスペクトル傾きを抽出し、音声認識と話者認識とを行って音素番号xと話者番号sTとを得る。そして、上記学習モード時に得られた音素番号xと話者番号sTとに該当する認識対象話者T/標準話者S間の平均周波数ワーピング関数を用いて、認識対象話者Tのスペクトル包絡を標準話者Sのスペクトル包絡に変換して変形スペクトル包絡を得る。さらに、上記学習モード時に得られた音素番号xと話者番号sTとに該当する認識対象話者Tの平均スペクトル傾きと標準話者Sの平均スペクトル傾きと差の分だけ、上記変形スペクトル包絡の傾きを補正して正規化済みスペクトル包絡を得る。以後、この正規化済みスペクトル包絡を用いて、音声認識部3によって再度音声認識を行うのである。
【0082】
こうして、上記標準話者Sに正規化されたスペクトル包絡を用いることによって、正しく入力音声を認識できる。さらに、その際に用いる平均周波数ワーピング関数は、上述のごとく同一話者および同一音素に関する平均スペクトル包絡を用いて求められている。したがって、身体上の差に起因する個人差(ハード差)のみならず発声癖に起因する個人差(ソフト差)も正規化できる。しかしながら、音韻差は正規化されないのである。
【0083】
また、上記スペクトル包絡変換時に用いる平均周波数ワーピング関数や、上記変形スペクトル包絡の傾き補正時に用いる平均スペクトル傾きは、「音素」,「類似音素」,「有声音区間/無声音区間」および「音声区間全体」毎に求めてある。したがって、スペクトル包絡・傾きメモリ11に格納されている認識対象話者Tのデータ量に応じて、適切な区分での平均周波数ワーピング関数や平均スペクトル傾きを用いることによって、認識対象話者Tの学習用発声データの量が少ない場合でも高い精度で音声認識を行うことができる。すなわち、本実施の形態によれば、学習対象話者の発声負担を軽減することができるのである。
【0084】
尚、上記実施の形態においては、予め、学習対象話者と標準話者との同一音素の平均スペクトル包絡を求め、その平均スペクトル包絡を用いて非線形周波数軸スペクトルマッチングを行って平均周波数ワーピング関数を求めている。しかしながら、同一音素の個々のスペクトル包絡を用いて非線形周波数軸スペクトルマッチングを行って周波数ワーピング関数を求め、その周波数ワーピング関数を同一音素内で平均して平均周波数ワーピング関数を求めても差し支えない。
【0085】
また、上記実施の形態においては、認識モード時にのみスペクトル包絡の正規化を行っている。しかしながら、この発明はこれに限定されるものではなく、HMM等の不特定話者音声認識方法によって音声認識を行う音声認識部3の場合には、以下のように、学習モード時に利用しても構わない。すなわち、上述のようにして周波数ワーピング関数を構築した後、学習用音声データに対して波形分析部1,スペクトル包絡・傾き抽出部2,話者認識部5およびスペクトル包絡変換部7によって上記スペクトル包絡の標準話者方向への正規化を行なう。そして、得られた正規化済みスペクトル包絡から抽出された音素標準パターンを音素標準パターンメモリ4に蓄積するのである。但し、この場合には、未だ音声認識部3の音素識別性能は十分高くはないので、スペクトル包絡の時系列への音素ラベル付けは音声認識部3の認識結果に因らずに教師有りで行う方が望ましい。
【0086】
このように、上記正規化済みスペクトル包絡から抽出された学習後の音素標準パターンを用いることによって、音声認識部3の音素識別性能を向上できる。更には、音声認識部3が混合分布HMMを利用する場合に、音素毎の音素標準パターンの分散を小さくし、遷移確率の混合分布に用いる分布数を「1」または「より少ない数」に抑えることができる。したがって、実行時のメモリ容量とプロセッサ負荷とを軽減できるのである。
【0087】
<第2実施の形態>
図10は、本実施の形態の音声認識装置におけるブロック図である。声道断面積抽出部22は、波形分析部21における自己相関分析または共分散分析の結果に基づいて、声門から唇に掛けての声道断面積を抽出する。音声認識部23は、声道断面積抽出部22で抽出された声道断面積と波形分析部21で抽出された韻律情報(パワーやピッチ周波数等)の時系列に基づいて、音素標準パターンメモリ24の音素標準パターンを参照して音声認識を行なう。
【0088】
話者認識部25は、学習モード時には、入力された学習対象話者Tの声道断面積および韻律情報の時系列を話者音声標準パターンとして内部メモリ等に蓄積する。一方、認識モード時には、入力された認識対象話者Tの声道断面積および韻律情報の時系列を上記話者音声標準パターン群と比較して話者認識を行う。
【0089】
マッチング・平均化処理部26は、話者毎の各音素の声道断面積に対して、音素,類似音素,有声音区間/無声音区間および音声区間全体(話者)毎に平均値の算出を行う。また、動的計画法による非線形声道軸マッチングによって、各音素毎に学習対象話者の平均声道断面積と標準話者の平均声道断面積とのマッチングを行い、平均声道軸ワーピング関数を求める。さらに、各音素の平均声道軸ワーピング関数に対して、上記類似音素,有声音区間/無声音区間および音声区間全体毎に平均値の算出を行う。
【0090】
声道断面積変換部27は、認識対象話者と標準話者との間の平均声道軸ワーピング関数を用いて、認識対象話者による認識対象音素の声道断面積を標準話者の声道断面積(正規化済み声道断面積)に変換する。そして、音声認識部23は、認識時において、上記正規化済み声道断面積を用いて再度音声認識を行う。こうして、話者正規化した音声認識結果を得るのである。
【0091】
このように、第2の実施の形態においては、上記第1実施の形態におけるスペクトル包絡の代りにスペクトル包絡との関連性の高い声道断面積を用い、認識対象話者の声道断面積の声道軸を非線形伸縮して標準話者の声道断面積を求めるようにしている。したがって、上記第1実施の形態の場合と同様に、少量の音声データで、身体上の差に起因する個人差(ハード差)のみならず発声癖に起因する個人差(ソフト差)も正規化し、且つ、音韻差は正規化しない音声認識を行うことができるのである。
【0092】
<第3実施の形態>
図11は、上記第1実施の形態あるいは第2実施の形態における音声認識方法を用いた音声認識システムのブロック図を示す。話者正規化機能付き音声認識手段32は、上記第1実施の形態あるいは第2実施の形態における音声認識装置に相当する。但し、得られた正規化済みスペクトル包絡あるいは正規化済み声道断面積は、音声認識部に送出しないようになっている。したがって、上記音声認識部は正規化済みスペクトル包絡あるいは正規化済み声道断面積を用いた最終的な音声認識結果は行わないのである。
【0093】
送信制御部33は、上記話者正規化機能付き音声認識手段32と通信ネットワーク34との接続を制御する。ここで、話者正規化機能付き音声認識手段32と送信制御部33とは一体に構成されていてもよいし、有線や無線で情報の伝達が行えれば切り離されていてもよい。ユーザは、話者正規化機能付き音声認識手段32と送信制御部33とをセットとして通信ネットワーク34に接続するので、話者正規化機能付き音声認識手段32と送信制御部33とを一まとめにしてユーザ端末31と言う。
【0094】
上記通信ネットワーク34は、LAN(ローカル・エリア・ネットワーク)およびWAN(ワイド・エリア・ネットワーク)の何れでもよい。また、有線通信および無線通信の何れのネットワークであってもよい。センターシステム35は、ユーザ端末31から通信ネットワーク34を介してアクセスされて種々の情報処理を行い、サービスをユーザ端末31に返す。
【0095】
上記センターシステム35の制御部36は、上記通信ネットワーク34とセンターシステム35との接続を制御する。音素認識部37は、話者正規化機能付き音声認識手段32から通信ネットワーク34を介して送信されてくる話者正規化されたパラメータに基づいて音素を認識する。言語処理部38は、音素認識部37で認識された音素列に対して、メモリ39に蓄積された語彙辞書および文法を用いて言語処理を行い、話者正規化機能付き音声認識手段32に音声入力された言語を認識する。アプリケーション40は、言語処理部38の認識結果に基づいて制御部36の制御の下に起動されて、ユーザ端末31にサービスを提供するプログラムである。
【0096】
図12は、上記構成を有する音声認識システムにおけるユーザ端末31およびセンターシステム35によって行われる話者正規化音声認識/情報処理動作のフローチャートを示す。尚、以下の説明においては、話者正規化機能付き音声認識手段32は、上記第1実施の形態と同様に機能して、正規化済みスペクトル包絡を上記正規化されたパラメータとして出力するものとする
以下、図12に従って、話者正規化音声認識/情報処理動作に付いて詳細に説明する。その際に、ユーザ端末31の話者正規化機能付き音声認識手段32は、第1実施の形態の場合と同様にして学習が行われ、周波数ワーピング関数メモリには「音素」,「類似音素」,「有声音区間/無声音区間」および「音声区間全体」毎の平均周波数ワーピング関数が格納されているものとする。尚、ステップS51〜ステップS54はユーザ端末31側の処理動作であり、ステップS55〜ステップS59はセンターシステム35側の処理動作である。
【0097】
ステップS51で、上記話者正規化機能付き音声認識手段32に対して話者Tの発声による音声が入力される。ステップS52で、話者正規化機能付き音声認識手段32によって、第1実施の形態の場合と同様にして、入力された音声が波形分析されて、ケプストラム,パワー等の音響パラメータの時系列が求められる。ステップS53で、さらに、上記得られたパラメータの時系列に基づいて、第1実施の形態の場合と同様にして、認識対象話者Tと標準話者Sとの間の平均周波数ワーピング関数を用いた平均スペクトル包絡の話者正規化が行われ、正規化済みスペクトル包絡が得られる。ステップS54で、送信制御部33によって、上記話者正規化された正規化済みスペクトル包絡が、通信ネットワーク34を介してセンターシステム35の制御部36に送信される。尚、本実施の形態においては音響パラメータとしてスペクトル包絡を送信しているが、スペクトル包絡に逆FFT(高速フーリエ変換)処理を行って抽出されるケプストラムや他の処理を施して抽出される別の音響パラメータを送信しても構わない。
【0098】
ステップS55で、上記センターシステム35の制御部36によって、通信ネットワーク34経由で送信されてくる上記正規化済みスペクトル包絡の時系列が受信され、音素認識部37に送出される。ステップS56で、音素認識部37によって音素認識が行われる。そして、認識結果として音素ラティスが求められて制御部36に返される。
【0099】
ステップS57で、上記制御部36によって、受け取った音素ラティスが言語処理部38に送出される。そして、言語処理部38によって、メモリ39に格納された言語ラティスに関係する語彙や文法が参照されて、話者Tが発声した単語が認識される。ステップS58で、さらに、上記認識された単語に基づいて話者Tが発声した文が認識される。そして、認識された文が制御部36に返される。ステップS59で、制御部36によって、受け取った文の内容に応じてアプリケーション40が起動される。そして、アプリケーション40によって、例えば、追加情報の入力あるいは情報の生成が行われ、その結果が制御部36によって通信ネットワーク34を介してユーザ端末31に送信されて、サービスが提供される。そうした後、話者正規化音声認識/情報処理動作を終了する。
【0100】
このように、本実施の形態においては、ユーザ端末31側に、上記第1実施の形態あるいは第2実施の形態における音声認識装置と同様に正規化済みスペクトル包絡あるいは正規化済み声道断面積を求めることができる話者正規化機能付き音声認識手段32を搭載している。そして、得られた正規化済みスペクトル包絡あるいは正規化済み声道断面積を、通信ネットワーク34を介して、送信制御部33によって、センターシステム35に送信する。
【0101】
一方、上記センターシステム35側には、上記音素認識部36および言語処理部38を設けて、上記正規化済みスペクトル包絡あるいは正規化済み声道断面積に基づいて、ユーザ端末31へのユーザの音声入力文を認識し、この認識結果に応じてアプリケーション40を起動するようにしている。
【0102】
したがって、上記ユーザ端末31側において、ユーザの音声入力文を認識し、この認識結果に応じてアプリケーション40を起動する指示を、通信ネットワーク34を介してセンターシステム側に送信する場合に比して、ユーザ端末31側に言語処理部を搭載する必要が無く、ユーザ端末31側の構成を簡素化できるのである。
【0103】
尚、上記各実施の形態においては、上記音声単位として音素を用いているが、音節であっても適用可能である。
【0104】
ところで、上記各実施の形態における波形分析部1・21,スペクトル包絡・傾き抽出部2,声道断面積抽出部22,音声認識部3・23,話者認識部5・25,非線形周波数軸スペクトルマッチング部12,平均化処理部14,スペクトル包絡変換部7,スペクトル傾き変換部8および声道断面積変換部27による上記話者正規化音声認識処理機能は、プログラム記録媒体に記録された話者正規化音声認識処理プログラムによって実現される。ここで、上記プログラム記録媒体は、ROM(リード・オンリ・メモリ)等でなるプログラムメディアである。あるいは、外部補助記憶装置に装着されて読み出されるプログラムメディアであってもよい。尚、何れの場合においても、上記プログラムメディアから話者正規化音声認識処理プログラムを読み出すプログラム読み出し手段は、上記プログラムメディアに直接アクセスして読み出す構成を有していてもよいし、上記RAMに設けられたプログラム記憶エリア(図示せず)にダウンロードし、上記プログラム記憶エリアにアクセスして読み出す構成を有していてもよい。尚、上記プログラムメディアからRAMの上記プログラム記憶エリアにダウンロードするためのダウンロードプログラムは、予め本体装置に格納されているものとする。
【0105】
ここで、上記プログラムメディアとは、本体側と分離可能に構成され、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピーディスク,ハードディスク等の磁気ディスクやCD(コンパクトディスク)−ROM,MO(光磁気)ディスク,MD(ミニディスク),DVD(ディジタルビデオディスク)等の光ディスクのディスク系、IC(集積回路)カードや光カード等のカード系、マスクROM,EPROM(紫外線消去型ROM),EEPROM(電気的消去型ROM),フラッシュROM等の半導体メモリ系を含めた、固定的にプログラムを坦持する媒体である。
【0106】
また、上記プログラムメディアは、通信ネットワークからのダウンロード等によって流動的にプログラムを坦持する媒体であっても差し支えない。尚、その場合における上記通信ネットワークからダウンロードするためのダウンロードプログラムは、予め本体装置に格納されているものとする。あるいは、別の記録媒体からインストールされるものとする。
【0107】
尚、上記記録媒体に記録されるものはプログラムのみに限定されるものではなく、データも記録することが可能である。
【0108】
【発明の効果】
以上より明らかなように、第1の発明の音声認識装置は、スペクトル包絡抽出手段によって第1,第2話者の発声に基づく第1,第2スペクトル包絡を抽出し、非線形周波数軸スペクトルマッチング手段によって、第1,第2スペクトル包絡の周波数軸の対応付けを表わす周波数ワーピング関数を求め、スペクトル包絡変換手段によって、認識対象の第1スペクトル包絡を上記周波数ワーピング関数に基づいて第2話者に関するスペクトル包絡に変換し、音声認識手段によって、上記変換された正規化済みスペクトル包絡に基づいて入力音声を認識するので、上記第1話者による認識対象の第1スペクトル包絡の周波数軸を上記周波数軸の対応付けに従って非線形伸縮して、第2話者によるスペクトル包絡に正規化することができる。
【0109】
したがって、この発明によれば、上記第1話者を不特定話者とし上記第2話者を標準話者とすれば、不特定話者による発声に基づくスペクトル包絡を標準話者のスペクトル包絡に話者正規化して、精度の高い音声認識を行うことができる。さらに、上記周波数ワーピング関数を同一音声単位に関する複数の第1,第2スペクトル包絡夫々の平均値に基づいて得ることによって、身体上の差に起因する個人差(ハード差)のみならず発声癖に起因する個人差(ソフト差)をも正規化できる。その場合、同じ音素間で非線形伸縮されるので、音韻差は正規化されない。
【0110】
さらに、平均化手段によって、上記周波数ワーピング関数を音素 , 類似音素 , 有声音区間 / 無声音区間および話者毎にグループ化し、各グループ別に平均値を算出して平均周波数ワーピング関数を求め、上記スペクトル包絡変換手段を、認識対象第1スペクトル包絡の音素と同じ音素に関する上記第1話者のデータの量に応じて決定されたグループの平均周波数ワーピング関数を上記周波数ワーピング関数として用いるようにしたので、上記第1メモリ手段に保存されている第1話者の発声データ量に応じて、適切なグループの平均周波数ワーピング関数を選択して上記周波数ワーピング関数の代りに用いることができる。したがって、第1話者の発声データ ( 学習データ ) の量が少ない場合でも精度の高い音声認 識を行うことができ、話者の発声負担を軽減できる。さらに、上記音素毎の平均周波数ワーピング関数を求めることによって、発声癖に起因する個人差を正規化できる。
【0111】
また、上記第1の発明の音声認識装置は、スペクトル傾き抽出手段によって第1,第2話者の発声に基づく第1,第2スペクトル包絡の傾きを抽出し、スペクトル傾き補正手段によって、第1,第2スペクトル包絡の傾きの差に基づいて、上記スペクトル包絡変換手段で得られた上記正規化済みスペクトル包絡の傾きを補正すれば、より的確に第2話者の音声に話者正規化できる。
【0112】
た、上記第1の発明の音声認識装置は、上記音声単位を音素とし、平均化手段によって、第1スペクトル包絡の傾きおよび第2スペクトル包絡の傾きを音素,類似音素,有声音区間/無声音区間及び話者毎にグループ化し、各グループ別に平均値を算出して平均スペクトル傾きを求め、上記スペクトル傾き補正手段を、上記認識対象第1スペクトル包絡の音素が属する何れかのグループの平均スペクトル傾きを上記スペクトル包絡の傾きとして用いるように成せば、上記第1メモリ手段に保存されている第1話者の発声データ量に応じて、適切なグループの平均スペクトル傾きを選択して上記スペクトル包絡の傾きの代りに用いることができる。したがって、第1話者の発声データ(学習データ)の量が少ない場合でも精度の高い音声認識を行なうことができる。さらに、上記音素毎の平均スペクトル傾きを求めることによって、発声癖に起因する個人差を正規化できる。
【0113】
また、上記第1の発明の音声認識装置は、上記スペクトル傾き補正手段を、上記第1メモリに格納された認識対象音素に関する上記第1話者のデータ量に応じて、用いる平均スペクトル傾きのグループを決定するように成せば、認識対象音素に関する上記第1話者による学習データ量に応じて、最適な範囲内で平均化された平均スペクトル傾きを用いることができる。したがって、第1話者の学習データの量が少ない場合でも、高い認識率を得ることができる。
【0114】
また、上記第1の発明の音声認識装置は、上記音声認識手段を、上記周波数ワーピング関数を求めるに際して、上記抽出された第1スペクトル包絡あるいは第2スペクトル包絡の時系列を不特定話者音声認識方法によって認識し、認識結果の音声単位名を上記第1メモリ手段に送出するようにすれば、上記ラベル用の音声単位名を第1,第2スペクトル包絡から自動的に得ることができる。したがって、上記スペクトル包絡あるいはスペクトル包絡の傾きに対するラベル付け処理を容易に行うことができる。
【0115】
また、上記第1の発明の音声認識装置は、上記周波数ワーピング関数を求める学習モード時に、複数の既知話者の音声を波形分析手段で波形分析して韻律情報を抽出し、話者認識手段によって上記韻律情報およびスペクトル包絡を音声標準パターンとして登録する一方、認識モード時には、上記話者認識手段によって上記登録された音声標準パターンを用いて上記認識対象話者を認識し、この認識された話者名に関する上記周波数ワーピング関数または第1スペクトル傾きを認識対象第1スペクトル包絡の正規化に使用するように成せば、上記第1話者として複数の話者が居り、夫々の第1話者毎に上記周波数ワーピング関数,第1スペクトル包絡および第1スペクトル傾きを格納しておけば、不特定話者に対して話者正規化音声認識を行うことができる。
【0116】
また、上記第1の発明の音声認識装置は、上記音声認識手段を、上記スペクトル包絡変換手段によって得られた正規化済みスペクトル包絡から抽出された標準パターンを用いて音声認識を行うように成せば、話者正規化された標準パターンを用いた高い識別精度での音声認識を行うことができる。さらに、上記音声認識手段が混合分布HMMを用いる音声認識手段である場合には、音声単位毎の音素標準パターンの分散を小さくして、遷移確率の混合分布に用いる分布数を「1」または「より少ない数」に抑えることができる。したがって、実行時のメモリ容量とプロセッサ負荷とを軽減できる。
【0117】
また、第2の発明は、声道断面積抽出手段によって第1,第2話者の発声に基づく第1,第2声道断面積を抽出し、非線形声道軸マッチング手段によって、第1,第2声道断面積の声道軸の対応付けを表わす声道軸ワーピング関数を求め、声道断面積変換手段によって、認識対象の第1声道断面積を上記声道軸ワーピング関数に基づいて第2話者に関する声道断面積に変換するので、上記第1話者による認識対象の第1声道断面積の声道軸を上記声道軸の対応付けに従って非線形伸縮して、第2話者による声道断面積に正規化することができる。
【0118】
したがって、この発明によれば、上記第1話者を不特定話者とし上記第2話者を標準話者とすれば、不特定話者による発声に基づく声道断面積を標準話者の声道断面積に話者正規化して、精度の高い音声認識を行うことができる。さらに、上記声道軸ワーピング関数を同一音声単位に関する複数の第1,第2声道断面積夫々の平均値に基づいて得ることによって、身体上の差に起因する個人差のみならず発声癖に起因する個人差をも正規化できる。その場合、声道軸のみを非線形伸縮して強度軸は伸縮しないので、音韻差は正規化されない。したがって、個人差の正規化性能が高い音声認識を行うことができる。
【0119】
さらに、平均化手段によって、上記声道軸ワーピング関数を音素 , 類似音素 , 有声音区間 / 無声音区間および話者毎にグループ化し、各グループ別に平均値を算出して平均声道軸ワーピング関数を求め、上記声道断面積変換手段を、認識対象第1声道断面積の音素と同じ音素に関する上記第1話者のデータの量に応じて決定されたグループの平均声道軸ワーピング関数を上記声道軸ワーピング関数として用いるようにしたので、上記第1メモリ手段に保存されている第1話者の発声データ量に応じて、適切なグループの平均声道軸ワーピング関数を選択して上記声道軸ワーピング関数の代りに用いることができる。したがって、第1話者の発声データ ( 学習データ ) の量が少ない場合でも精度の高い音声認識を行うことができ、話者の発声負担を軽減できる。さらに、上記音素毎の平均声道軸ワーピング関数を求めることによって、発声癖に起因する個人差を正規化できる。
【0120】
また、第3の発明の音声認識方法は、上記第1,第2話者の発声音から第1,第2スペクトル包絡を抽出し、上記抽出された上記第1,第2スペクトル包絡に対して動的計画法を用いた非線形な周波数伸縮マッチングを行って上記周波数ワーピング関数を求め、認識対象の第1スペクトル包絡を抽出し、この認識対象第1スペクトル包絡を上記周波数ワーピング関数に基づいて第2話者に関するスペクトル包絡に変換し、この変換された正規化済みスペクトル包絡に基づいて入力音声を認識するので、上記第1の発明の場合と同様に、身体上の差に起因する個人差のみならず発声癖に起因する個人差をも正規化できる。その場合、音韻差は正規化されず、個人差の正規化性能が高い音声認識を行うことができる。
【0121】
さらに、平均化手段によって、上記周波数ワーピング関数を音素 , 類似音素 , 有声音区間 / 無声音区間および話者毎にグループ化し、各グループ別に平均値を算出して平均周波数ワーピング関数を求め、上記スペクトル包絡の変換時に、認識対象第1スペクトル包絡の音素と同じ音素に関する上記第1話者のデータの量に応じて決定されたグループの平均周波数ワーピング関数を上記周波数ワーピング関数として用いるようにしたので、保存されている上記第1話者の発声データ量に応じて、適切なグループの平均周波数ワーピング関数を選択して上記周波数ワーピング関数の代りに用いることができる。したがって、第1話者の発声データ ( 学習データ ) の量が少ない場合でも精度の高い音声認識を行うことができ、話者の発声負担を軽減できる。さらに、上記音素毎の平均周波数ワーピング関数を求めることによって、発声癖に起因する個人差を正規化できる。
【0122】
また、上記第3の発明の音声認識方法は、上記第1,第2話者の発声音から第1,第2スペクトル包絡の傾きを抽出し、上記第1,第2スペクトル包絡の傾きの差に基づいて上記変換された正規化済みスペクトル包絡の傾きを補正し、上記入力音声を認識する場合には上記傾き補正後の正規化済みスペクトル包絡を用いれば、より的確に第2話者の音声に話者正規化することができる。
【0123】
また、第4の発明の音声認識システムは、ユーザ端末側で、上記第1の発明あるいは第2の発明の音声認識装置で得られた入力音声に関する上記正規化済みスペクトル包絡あるいは上記正規化済み声道断面積を、送信制御手段によって通信ネットワークを介してセンターシステムへ送信し、上記センターシステム側で、制御部によって受信した上記正規化済みスペクトル包絡あるいは上記正規化済み声道断面積に基づいて、入力音声認識部によって上記音声認識装置への入力音声を認識するので、上記第1の発明あるいは上記第2の発明の場合と同様に、個人差の正規化性能が高い音声認識を行うことができる。
【0124】
さらに、上記ユーザ端末側で、入力音声の認識処理および言語処理を行う必要がない。したがって、上記ユーザ端末の構成を簡素化できる。
【0125】
また、第5の発明のプログラム記録媒体は、コンピュータを、上記第1の発明におけるスペクトル包絡抽出手段,非線形周波数軸スペクトルマッチング手段,スペクトル包絡変換手段,音声認識手段,平均化手段 ,スペクトル傾き抽出手段,スペクトル傾き補正手段および話者認識手段として機能させる話者正規化音声認識処理プログラムを記録しているので、上記周波数ワーピング関数を用いて、第1話者による認識対象の第1スペクトル包絡の周波数軸を非線形伸縮して、第2話者によるスペクトル包絡に変換することができる。さらに、この変換された正規化済みスペクトル包絡の傾きを、第1,第2スペクトル包絡の傾きの差に基づいて補正することができる。したがって、上記傾き補正後の正規化済みスペクトル包絡に基づいて高い精度で入力音声を認識することができる。
【0126】
すなわち、この発明によれば、上記第1の発明の場合と同様に、身体上の差に起因する個人差のみならず発声癖に起因する個人差をも正規化でき、個人差の正規化性能が高い音声認識を行うことができるのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の音声認識装置におけるブロック図である。
【図2】 図1におけるマッチング・平均化処理部の詳細なブロック図である。
【図3】 スペクトル傾きおよびスペクトル包絡の例を示す図である。
【図4】 図1に示す音声認識装置による話者正規化音声認識処理動作の学習モード時のフローチャートである。
【図5】 図4に続く学習モード時のフローチャートである。
【図6】 話者正規化音声認識処理動作における認識モード時のフローチャートである。
【図7】 図6に続く認識モード時のフローチャートである。
【図8】 動的計画法による非線形周波数軸スペクトルマッチングの概念を示す図である。
【図9】 スペクトル包絡正規化の概念図である。
【図10】 図1とは異なる音声認識装置におけるブロック図である。
【図11】 この発明の音声認識システムのブロック図である。
【図12】 図11におけるユーザ端末およびセンターシステムによって行われる話者正規化音声認識/情報処理動作のフローチャートである。
【符号の説明】
1,21…波形分析部、
2…スペクトル包絡・傾き抽出部、 3,23…音声認識部、
4,24…音素標準パターンメモリ、 5,25…話者認識部、
6,26…マッチング・平均化処理部、 7…スペクトル包絡変換部、
8…スペクトル傾き変換部、 11…スペクトル包絡・傾きメモリ、
12…非線形周波数軸スペクトルマッチング部、
13…周波数ワーピング関数メモリ、 14…平均化処理部、
22…声道断面積抽出部、 27…声道断面積変換部、
31…ユーザ端末、
32…話者正規化機能付き音声認識手段、
33…送信制御部、 34…通信ネットワーク、
35…センターシステム、 36…制御部、
37…音素認識部、 38…言語処理部、
39…メモリ、 40…アプリケーション。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention provides speech recognition with a speaker normalization function that is used in the learning mode / recognition mode by transforming (normalizing) the spectrum as if a standard person uttered the speech uttered by a certain speaker. The present invention relates to a device, a speech recognition method, a speech recognition system, and a program recording medium in which a speaker normalized speech recognition processing program is recorded.
[0002]
[Prior art]
  So far, a technique for speaker adaptation or speaker normalization with a relatively small amount of speech data has been developed in a speech recognition apparatus constructed by learning a large amount of speech data in advance. In addition, it is desirable that the speech data required by the speech recognition apparatus for speaker adaptation and speaker normalization be as small as possible in consideration of the utterance burden of the provider.
[0003]
  As a method of speaker normalization with very little data, speaker normalization is performed using the lengths of the vocal tract divided into two sections, the front (oral side) and the rear (pharyngeal cavity side). There are methods to perform (for example, Naito, Li Deng, Sakazaka, “Speaker normalization method using speech generation model”, Acoustical Society of Japan Proceedings, pp.99-100 (March 1999)).
[0004]
  On the other hand, there is a report that speaker non-speaker speech recognition performance has been improved by performing simultaneous nonlinear expansion and contraction of the frequency axis and intensity axis of the speech spectrum (for example, Nakagawa and Kamiya). , Sakai, “Recognition of word speech of unspecified speakers based on simultaneous nonlinear expansion and contraction of time axis, frequency axis and intensity axis of speech spectrum”, IEICE Transactions, Vol.j64-D No.2, pp.116 -123 (1981)).
[0005]
  Furthermore, DP (dynamic programming) matching in the frequency domain was performed between spectral envelope sequences (n-dimensional vector sequences) of a plurality of vowels in the speech uttered by the conversion source speaker and the conversion destination speaker in advance. A method for converting the spectrum envelope of the conversion source speaker into the spectrum envelope of the conversion destination speaker using two optimal DP paths has been proposed (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 4-147300).
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
  However, the conventional speaker normalization method has the following problems. That is, in the speaker normalization method using the length of the front (oral side) and back (pharyngeal cavity side) of the vocal tract, the body such as the vocal tract shape and the length of the vocal tract is among the individual differences of the speakers. Individual differences (hard differences) due to the above differences can be normalized to some extent, but individual differences (soft differences) due to vocalization such as articulation points and mouth openness cannot be normalized. Therefore, there is a problem that the recognition performance is not sufficiently improved by normalization.
[0007]
  In addition, in the method of speaker normalization by simultaneous non-linear expansion / contraction of the frequency axis and intensity axis of the above-mentioned speech spectrum, not only individual differences but also phoneme differences can be normalized unless the constraint conditions for non-linear expansion / contraction are set fairly well. As a result, there is a problem that the performance is lowered.
[0008]
  Further, in the method of performing DP matching between the spectrum envelope sequences (n-dimensional vector sequences) of a plurality of vowels in the speech uttered by the conversion source speaker and the conversion destination speaker, the utterances such as the articulation point and the degree of opening of the mouth If the optimal DP path for each vowel is different due to the individual difference (soft difference) caused by, the other group is biased toward those with more members of the similar optimal DP path group (for example, back tongue vowel). However, there is a problem that a slightly inappropriate DP path is extracted and a DP path that is not optimal as a whole is selected. In addition, when learning vowels can be successfully selected so that the optimal DP path is not biased, only individual differences (hard differences) due to physical differences such as vocal tract shape and vocal tract length are normalized. Since it is a DP path, there is a problem that the recognition performance is not sufficiently improved by normalization. Furthermore, since the conversion source speaker and the conversion destination speaker are based on the restriction that the same content (word or sentence: for example, “Aiueo, No Aio”) is spoken, the content of the speech of the conversion source speaker is different. There is also a problem that it cannot be used when there is a lack of audio data.
[0009]
  Thus, the above conventional speaker normalization method is not sufficient in terms of the normalization performance of individual differences.
[0010]
  Therefore, an object of the present invention is to normalize not only individual differences (hard differences) caused by physical differences but also individual differences (soft differences) caused by vocalizations with a small amount of voice data and normalizing phoneme differences. Disclosed is a speech recognition apparatus and speech recognition method, a speech recognition system, and a program recording medium on which a speaker normalized speech recognition processing program is recorded.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, a first invention is a speech recognition apparatus with a speaker normalizing function for converting a first speaker's voice into a second speaker's voice and normalizing the speaker, A spectral envelope extraction means for extracting a first spectral envelope from the first voice uttered by the first speaker and extracting a second spectral envelope from the second voice uttered by the second speaker; A first memory means for storing a spectral envelope and a second spectral envelope with a label of a speech unit; and for the same label, the first spectral envelope and the second spectral envelope stored in the first memory. A nonlinear frequency axis spectrum matching means for performing frequency nonlinear matching using dynamic programming to obtain a frequency warping function representing a correspondence between the frequency axes of both spectrum envelopes; The second memory means for storing the warping function with the label of the speech unit and the first spectrum envelope of the recognition target extracted by the spectrum envelope extraction means are inputted, and the speech unit of the recognition target first spectrum envelope is inputted. A frequency envelope conversion means for reading out a frequency warping function having the same voice unit name from the second memory and converting the first spectrum envelope to be recognized into a spectrum envelope relating to the second speaker based on the read frequency warping function And speech recognition means for recognizing input speech based on the converted normalized spectral envelopeA frequency warping function stored in the second memory means based on the label. , Similar phonemes , Voiced interval / Group by silent section and speaker , Calculate the average value of the frequency warping functions belonging to each group , The spectrum envelope transforming means comprises the recognition target stored in the first memory, comprising an averaging means for assigning a label of each group name to the obtained average frequency warping function and storing the average frequency warping function in the second memory means. The average frequency warping function of the group determined according to the amount of data of the first speaker related to the same phoneme as the phoneme of the first spectrum envelope is used as the frequency warping function.It is characterized by that.
[0012]
  According to the above configuration, the frequency warping function representing the correspondence between the frequency axes of the first spectrum envelope obtained from the voice of the first speaker and the second spectrum envelope obtained from the voice of the second speaker is used. The frequency axis of the first spectrum envelope to be recognized by the first speaker is nonlinearly expanded and contracted to be converted into the spectrum envelope by the second speaker, and the input speech is recognized based on the converted normalized spectrum envelope. . Therefore, if the first speaker is an unspecified speaker and the second speaker is a standard speaker, the spectrum envelope based on the utterance by the unspecified speaker is speaker normalized to the spectrum envelope of the standard speaker, Based on this normalized spectral envelope, highly accurate speech recognition is performed.
[0013]
  In that case, by obtaining the frequency warping function based on an average value of a plurality of first spectrum envelopes and an average value of a plurality of second spectrum envelopes for the same voice unit, individual differences (hard It is possible to normalize not only differences but also individual differences (soft differences) caused by vocalizations. In such a case, the phoneme difference is not normalized because it is nonlinearly expanded and contracted between the same phonemes.
[0014]
  Furthermore, the average frequency warping function is “phoneme”. , "Similar phonemes" , `` Voice interval / It is required for each group for each "voiceless section" and "speaker". Therefore, an appropriate group average frequency warping function can be selected and used in place of the frequency warping function according to the amount of utterance data of the first speaker stored in the first memory means. For example, back tongue vowels / o / If there is little or no utterance data, / o / Back tongue vowels that are similar phonemes / a / Average frequency warping function or an average frequency warping function of a voiced sound section is selected. In this way, it is possible to cope with a case where the amount of utterance data of the first speaker is small. Furthermore, by obtaining the average frequency warping function for each phoneme, individual differences due to vocal utterances are normalized.
[0015]
  In the speech recognition apparatus according to the first aspect of the invention, the first memory means stores the slopes of the first spectrum envelope and the second spectrum envelope with labels of speech units, and stores them. The first spectrum envelope slope is extracted from the first voice uttered by the first speaker, while the second spectrum envelope slope is extracted from the second voice uttered by the second speaker and stored in the first memory means. And reading the slope of the first spectrum envelope and the slope of the second spectrum envelope having the same speech unit name as the speech unit of the first spectrum envelope to be recognized from the first memory, and calculating the difference between the two slopes. On the basis of the above, a spectrum inclination correcting means for correcting the inclination of the normalized spectrum envelope obtained by the spectrum envelope converting means is provided, and the speech recognition means is adapted to correct the inclination. It is desirable to recognize the input speech based on the normalized spectral envelope.
[0016]
  According to the above configuration, the normalized spectrum envelope is based on the difference between the slopes of the first and second spectrum envelopes in the same speech unit name as the speech unit of the first spectrum envelope to be recognized by the first speaker. Is corrected, and the speaker is normalized to the second speaker's voice more accurately.The
[0017]
  MaIn the speech recognition apparatus according to the first invention, the speech unit is a phoneme, and the slopes of the first spectrum envelope and the second spectrum envelope stored in the first memory means are phoneme based on the labels.・ Group similar phonemes / voiced / unvoiced intervals and speakers, calculate the average value of the slope of the spectral envelope belonging to each group, and label the resulting average spectrum slope for each speaker name and each group name Is added to the first memory means and stored in the first memory means, and the spectrum inclination correcting means is configured to determine the average spectrum inclination of any group to which the phoneme of the recognition target first spectrum envelope belongs to the spectrum envelope. It is desirable to use it as an inclination.
[0018]
  According to the above configuration, the average spectrum inclination is obtained for each group of “phonemes”, “similar phonemes”, “voiced / unvoiced sections”, and “speakers”. Therefore, according to the amount of the first speaker's utterance data stored in the first memory means, an appropriate average spectral inclination of the group can be selected and used instead of the spectral envelope inclination. In this way, it is possible to cope with a case where the amount of utterance data of the first speaker is small. Furthermore, by obtaining the average spectral slope for each phoneme, individual differences due to vocalizations are normalized.
[0019]
  The speech recognition apparatus according to the first invention isRecordingThe spectrum inclination correcting means is used according to the amount of data of the first speaker related to the same phoneme as the phoneme of the first spectrum envelope to be recognized stored in the first memory.RuheiDesirably, a group of average spectral slopes is determined.
[0020]
  According to the above configuration, the averaged speech is averaged within the optimum range according to the amount of utterance data by the first speaker related to the recognition target phoneme.TabiraA high recognition rate can be obtained even when the amount of utterance data of the first speaker is small by using the average spectral gradient.
[0021]
  In the speech recognition apparatus according to the first aspect of the invention, when the speech recognition means obtains the frequency warping function, the extracted time series of the first spectrum envelope or the second spectrum envelope is recognized by the unspecified speaker speech. It is preferable that the recognition is performed by the method and the speech unit name of the recognition result is transmitted to the first memory means.
[0022]
  According to the above configuration, the voice unit name for label is automatically obtained from the first and second spectrum envelopes extracted from the utterances of the first and second speakers. In this way, the labeling process for the spectrum envelope or the slope of the spectrum envelope is easily performed.
[0023]
  The speech recognition apparatus according to the first aspect of the invention includes a waveform analysis means for extracting prosody information by analyzing the waveforms of the voices of the first speaker and the second speaker when there are a plurality of the first speakers. In the learning mode for obtaining the frequency warping function, the prosodic information and spectrum envelope extracted from the speech of multiple known speakers are added as a speech standard pattern with each speaker's label, while the speech of an unspecified speaker is registered. Recognition mode, the recognition target speaker is recognized using the registered speech standard pattern based on the prosodic information and spectrum envelope extracted from the speech of the recognition target speaker, and the recognition result speaker is recognized. Speaker recognition means for outputting a name, and the spectrum conversion means and the spectrum inclination correction means are configured to cause the frequency word relating to the speaker name from the speaker recognition means to be in the recognition mode. It is desirable to read out the mapping function or the first spectral slope.
[0024]
  According to the above configuration, in the recognition mode, the speaker is recognized, and the frequency warping function or the first spectral inclination related to the recognized speaker is read and used for normalization of the recognition target first spectrum envelope. . Therefore, when there are a plurality of speakers as the first speaker and the frequency warping function, the first spectrum envelope and the first spectrum slope are stored for each first speaker, the unspecified story is stored. Speaker normalization speech recognition is performed on the speaker.
[0025]
  Further, the speech recognition apparatus according to the first invention uses the speech recognition means as a non-specific speaker speech recognition method using a standard pattern extracted from the normalized spectrum envelope obtained by the spectrum envelope conversion means. It is desirable to perform voice recognition by using
[0026]
  According to the above configuration, the speech recognition unit performs speech recognition with high discrimination accuracy using the standard pattern normalized by the speaker. Further, when the speech recognition means is a speech recognition means using a mixed distribution HMM (Hidden Markov Model), the variance of the phoneme standard pattern for each speech unit is reduced, and the number of distributions used for the mixed distribution of transition probabilities is “1”. "Or" less number ". Therefore, the memory capacity and processor load during execution are reduced.
[0027]
  The second invention is a speech recognition apparatus for converting a voice with the voice quality of the first speaker into a voice with the voice quality of the second speaker and normalizing the speaker, wherein the first speaker speaks. A vocal tract cross-sectional area extracting means for extracting a second vocal tract cross-sectional area from a second voice uttered by a second speaker while extracting a first vocal tract cross-sectional area from the first voice First memory means for storing a vocal tract cross-sectional area and a second vocal tract cross-sectional area with a label of a voice unit, and the first vocal tract cross-sectional area and second stored in the first memory with respect to the same label Nonlinear vocal tract to obtain vocal tract warping function representing the correspondence of vocal tract axis of both vocal tract cross sections by performing nonlinear vocal tract expansion and contraction using dynamic programming for vocal tract cross section Axis matching means and second memory means for storing the vocal tract axis warping function with a label in units of speech The first vocal tract cross-sectional area of the recognition target extracted by the vocal tract cross-sectional area extraction means is input, and the vocal tract axis warping function having the same voice unit name as the speech unit of the recognition target first vocal tract cross-sectional area is obtained. A vocal tract cross-sectional area conversion means for reading from the second memory and converting the recognition target first vocal tract cross-sectional area into a vocal tract cross-sectional area related to a second speaker based on the read vocal tract axis warping function; Speech recognition means for recognizing input speech based on the converted normalized vocal tract cross-sectional areaAnd a vocal tract axis warping function stored in the second memory means based on the label , Similar phonemes , Voiced interval / Group by silent section and speaker , Calculate the average value of the vocal tract warping function belonging to each group , Averaging means for assigning a label of each group name to the obtained average vocal tract axis warping function and storing it in the second memory meansWithThe vocal tract cross-sectional area conversion means is a group determined according to the amount of data of the first speaker relating to the same phoneme as the phoneme of the recognition-target first vocal tract cross-sectional area stored in the first memory. The average vocal tract warping function is used as the above vocal tract warping functionIt is characterized by that.
[0028]
  According to the above configuration, the vocal tract axis warping function is used, and the vocal tract axis of the first vocal tract cross-sectional area to be recognized by the first speaker is nonlinearly expanded and contracted to be converted into the vocal tract cross-sectional area by the second speaker. Then, the input speech is recognized based on the converted normalized vocal tract cross-sectional area. Therefore, if the first speaker is an unspecified speaker and the second speaker is a standard speaker, the vocal tract cross-sectional area based on the utterance by the unspecified speaker is the speaker of the standard speaker. Normalized, and highly accurate speech recognition is performed based on the normalized vocal tract cross-sectional area.
[0029]
  In that case, by obtaining the vocal tract axis warping function based on the average value of the plurality of first vocal tract cross-sectional areas and the average value of the plurality of second vocal tract cross-sectional areas for the same voice unit, It is possible to normalize not only individual differences caused by (hard differences) but also individual differences caused by vocalizations (soft differences). In such a case, the phoneme difference is not normalized because it is nonlinearly expanded and contracted between the same phonemes.
[0030]
  Furthermore, the above average vocal tract axis warping function is “phoneme”. , "Similar phonemes" , `` Voice interval / It is required for each group for each "voiceless section" and "speaker". Therefore, an appropriate group average vocal tract warping function is selected and used instead of the vocal tract warping function in accordance with the amount of utterance data of the first speaker stored in the first memory means. Can do. For example, back tongue vowels / o / If there is little or no utterance data, / o / Back tongue vowels that are similar phonemes / a / The average vocal tract axis warping function or the average vocal tract axis warping function of the voiced sound section is selected. In this way, it is possible to cope with a case where the amount of utterance data of the first speaker is small. Further, by obtaining the average vocal tract axis warping function for each phoneme, individual differences due to vocal utterances are normalized.
[0031]
  A third invention is a speech recognition method having a speaker normalizing function for converting a first speaker's voice into a second speaker's voice and normalizing the speaker, wherein the first speaker Extracting the first spectrum envelope from the first voice uttered while extracting the second spectrum envelope from the second voice uttered by the second speaker; and for the same voice unit name, the extracted first Performing non-linear frequency expansion and contraction using dynamic programming on the spectrum envelope and the second spectrum envelope to obtain a frequency warping function representing the correspondence between the frequency axes of both spectrum envelopes; Based on the step of extracting one spectrum envelope and the frequency warping function having the same speech unit name as the speech unit of the extracted recognition target first spectrum envelope, the first spectrum envelope of the recognition target is calculated. Converting to a spectral envelope for the second speaker, and recognizing input speech based on the converted normalized spectral envelopeAnd the frequency warping function based on the label , Similar phonemes , Voiced interval / Group by silent section and speaker , Calculate the average value of the frequency warping functions belonging to each group , Assign a label for each group name to the resulting average frequency warping functionWithThe step of converting the recognition target first spectral envelope into the spectral envelope related to the second speaker depends on the amount of the extracted first speaker data related to the same phoneme as the phoneme of the recognition target first spectral envelope. The average frequency warping function of the group determined in this way is used as the frequency warping function.It is characterized by that.
[0032]
  According to the above configuration, as in the case of the first invention, the frequency warping function is obtained based on an average value of a plurality of first spectrum envelopes and an average value of a plurality of second spectrum envelopes for the same voice unit. Thus, not only individual differences caused by physical differences but also individual differences caused by vocalizations can be normalized. In such a case, the phoneme difference is not normalized because it is nonlinearly expanded and contracted between the same phonemes.
[0033]
  Furthermore, the average frequency warping function is “phoneme”. , "Similar phonemes" , `` Voice interval / It is required for each group for each "voiceless section" and "speaker". Therefore, an appropriate group average frequency warping function can be selected and used in place of the frequency warping function according to the amount of the utterance data of the first speaker stored. For example, back tongue vowels / o / If there is little or no utterance data, / o / Back tongue vowels that are similar phonemes / a / Average frequency warping function or an average frequency warping function of a voiced sound section is selected. In this way, it is possible to cope with a case where the amount of utterance data of the first speaker is small. Furthermore, by obtaining the average frequency warping function for each phoneme, individual differences due to vocal utterances are normalized.
[0034]
  The speech recognition method of the third invention extracts the slope of the first spectral envelope from the first speech uttered by the first speaker, while the second speech from the second speech uttered by the second speaker. Based on the step of extracting the slope of the spectrum envelope and the difference between the slope of the first spectrum envelope and the slope of the second spectrum envelope of the same speech unit name as the speech unit of the recognition target first spectrum envelope It is desirable to provide a step of correcting the slope of the normalized spectrum envelope, and to use the normalized spectrum envelope after the slope correction in the step of recognizing the input speech.
[0035]
  According to the above configuration, the normalized spectrum envelope slope is corrected in the same manner as in the first aspect of the invention, and speaker normalization is more accurately performed to the voice of the second speaker.
[0036]
  The fourth invention is a voice recognition system including a user terminal capable of exchanging voice information via a communication network and a center system, wherein the user terminal includes the first invention or the second invention. The speech recognition apparatus of the invention and transmission control means for transmitting the normalized spectrum envelope or the normalized vocal tract cross-sectional area relating to the input speech obtained by the speech recognition apparatus to the center system via the communication network On the other hand, the center system includes a control unit that receives the normalized spectral envelope or the normalized vocal tract cross-sectional area transmitted from the user terminal via the communication network, and the normalized Recognize input speech to the speech recognizer based on spectral envelope or normalized vocal tract cross-sectional area It is characterized by having a force speech recognition unit.
[0037]
  According to the above configuration, speech recognition with high individual difference normalization performance is performed as in the case of the first invention or the second invention. Further, the normalized spectrum envelope or the normalized vocal tract cross-sectional area related to the input speech obtained by the speech recognition device of the user terminal is transmitted to the center system via the communication network, and the input speech of the center system is transmitted. The recognition unit recognizes the input voice to the user terminal. Thus, by recognizing the input voice on the center system side, the subsequent language processing is also performed on the center system side, and the configuration of the user terminal is simplified.
[0038]
  According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a program recording medium comprising: a computer, the spectral envelope extracting means, the nonlinear frequency axis spectral matching means, the spectral envelope conversion means, the voice recognition means,Averaging means ,A speaker normalization speech recognition processing program that functions as a spectrum inclination extraction means, a spectrum inclination correction means, and a speaker recognition means is recorded.
[0039]
  According to the above configuration, the frequency axis of the first spectrum envelope to be recognized by the first speaker is nonlinearly expanded and contracted using the frequency warping function and converted into the spectrum envelope of the second speaker. Further, the slope of the converted normalized spectrum envelope is corrected based on the difference between the slopes of the first and second spectrum envelopes. Then, the input speech is recognized based on the normalized spectrum envelope after the inclination correction obtained in this way. Therefore, not only individual differences caused by physical differences but also individual differences caused by vocalizations can be normalized, and speech recognition with high performance of normalizing individual differences is performed.
[0040]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments. In the following description, the speech unit is referred to as “phoneme”, but the present invention is not limited to this.
[0041]
  <First embodiment>
  FIG. 1 is a block diagram of a speech recognition apparatus with a speaker normalizing function according to the present embodiment. The waveform analysis unit 1 analyzes the waveform of the input speech and outputs prosodic information (power, pitch frequency, etc.) and a cepstrum analysis result. The spectrum envelope / tilt extraction unit 2 inputs the cepstrum analysis result obtained by the waveform analysis unit 1, and the spectrum envelope as shown in FIGS. 3 (b) and 3 (d), and FIGS. 3 (a) and 3 (c). The slope of the spectrum envelope (hereinafter referred to as the spectrum slope) as shown in FIG. The speech recognition unit 3 receives the prosodic information and other parameters from the waveform analysis unit 1, recognizes the speech with reference to the phoneme standard pattern stored in the phoneme standard pattern memory 4, and outputs the speech recognition result.
[0042]
  The speaker recognition unit 5 receives the prosodic information from the waveform analysis unit 1 and the spectrum envelope and the time series of the spectrum tilt from the spectrum envelope / gradient extraction unit 2. In the learning mode, the input time series of the learning target speaker T's spectrum envelope, spectrum inclination, and prosodic information is stored in the internal memory or the like together with the speaker number as the speaker's speaker voice standard pattern. On the other hand, in the recognition mode, the time series of the input spectrum envelope, spectrum inclination, and prosody information of the recognition target speaker T is compared with the speaker speech standard pattern group accumulated in the learning mode, and the most likely Recognize a high speaker and output a speaker number as a recognition result.
[0043]
  The matching / average processing unit 6 averages the spectrum envelope and the spectrum tilt from the spectrum envelope / tilt extraction unit 2 and averages a frequency warping function described later. Further, the frequency warping function is generated by performing nonlinear frequency axis spectrum matching between the average spectrum envelopes. The spectral envelope conversion unit 7 converts the spectral envelope of the recognition target speaker extracted by the spectral envelope / slope extraction unit 2 into the spectral envelope of the standard speaker using the average frequency warping function from the matching / average processing unit 6. Then, the obtained deformed spectrum envelope is sent to the spectrum tilt conversion unit 8. The spectrum inclination conversion unit 8 corrects the inclination of the deformed spectrum envelope from the spectrum envelope conversion unit 7 using the average spectrum inclination from the matching / average processing unit 6, and recognizes the obtained normalized spectrum envelope as a voice. Send to part 3. As a result, the speech recognition unit 3 can obtain a speaker-recognized speech recognition result.
[0044]
  FIG. 2 is a detailed block diagram of the matching / averaging processor 6. The spectrum envelope / tilt memory 11 stores the spectrum envelope and the spectrum tilt extracted by the spectrum envelope / tilt extraction unit 2 with a phoneme label as a speech recognition result for each speaker by the speech recognition unit 3. The nonlinear frequency axis spectrum matching unit 12 performs nonlinear frequency matching between the average spectrum envelope of the standard speaker S stored in the spectrum envelope / tilt memory 11 and the average spectrum envelope of the learning target speaker T. Then, a frequency warping function corresponding to the obtained optimum DP path is obtained, and a phoneme name is given and stored in the frequency warping function memory 13.
[0045]
  The averaging processing unit 14 reads out the spectral envelope and spectral inclination of each phoneme stored for each speaker stored in the spectral envelope / gradient memory 11 and the frequency warping function stored in the frequency warping function memory 13, and linearly reads them. An average value is calculated by classifying into phonemes, similar phonemes, voiced / unvoiced sections, and entire speech sections (speakers) by conversion or the like. Then, the obtained average spectrum envelope and average spectrum inclination are assigned to the spectrum envelope / gradient memory 11 by giving a label of the corresponding phoneme name, similar phoneme name, voiced / unvoiced section or entire speech section (speaker). Store. Further, the obtained average frequency warping function is given a label of the corresponding phoneme name, similar phoneme name, voiced / unvoiced sound section or entire speech section (speaker) and stored in the frequency warping function memory 13.
[0046]
  As described above, the matching / averaging processing unit 6 generates a frequency warping function for correcting excessive normalization caused by individual differences among the speakers, and sets parameters according to the degree of learning regarding the spectrum inclination. Select and average.
[0047]
  4 to 7 are flowcharts of speaker normalized speech recognition processing operations performed by the speech recognition apparatus having the above-described configuration. Hereinafter, the operation of the speech recognition apparatus will be described with reference to FIGS.
[0048]
  [In learning mode]
  4 and 5 are flowcharts in the learning mode in the speaker normalized speech recognition processing operation. First, the processing operation in the learning mode will be described in detail with reference to FIGS.
[0049]
  In step S1, an initial value “1” is set to the speaker number s. The speaker number s, the subsequent phoneme number x, the phoneme interval number y, the learning / recognition target speaker (hereinafter simply referred to as the target speaker) number sT, the standard speaker number sS, etc. are stored in the working memory ( (Not shown). Further, as the speaker, a speaker who can be the standard speaker S and the target speaker T at the time of normalization is selected. In step S2, a speech waveform is input to the waveform analysis unit 1.
[0050]
  In step S3, the waveform analysis unit 1 performs cepstrum analysis on the input speech waveform, and extracts the cepstrum analysis result and recognition prosodic information (phoneme duration, average power, average pitch frequency, etc.). The In step S4, the spectrum envelope / gradient extraction unit 2 extracts the spectrum envelope based on the low-order cepstrum coefficients from the waveform analysis unit 1. Further, the inclination of the approximate line when the spectrum envelope is approximated by a least square approximation line is extracted as the spectrum inclination. In this way, for example, if the horizontal axis is the frequency f and the vertical axis is the spectrum slope Rx (f) or the spectrum envelope Tx (f) of the phoneme x of the phoneme number x of the standard speaker S and the target speaker T, By normalization, conversion as shown in FIG. 3 becomes possible.
[0051]
  In step S5, the speech recognition unit 5 performs speech recognition using the HMM based on the time series of the spectrum envelope extracted by the spectrum envelope / gradient extraction unit 2 and the prosodic information extracted by the waveform analysis unit 1. Done. Then, a phoneme number (phoneme name) series as a recognition result is output. Here, it is assumed that the phoneme number is determined in advance in association with a phoneme name and stored in a RAM (Random Access Memory) (not shown).
[0052]
  In the present embodiment, the speech waveform analysis performed by the waveform analysis unit 1 is a cepstrum analysis, and a spectrum envelope and a spectrum inclination are extracted based on the cepstrum analysis result. However, the speech waveform analysis method in the waveform analysis unit 1 is not limited to this, and any speech waveform analysis method may be used as long as it can extract a spectrum envelope such as LPC (Linear Prediction Analysis). .
[0053]
  In step S6, the spectrum envelope and the spectrum inclination extracted by the spectrum envelope / inclination extraction unit 2 are given a label consisting of a pair of the speaker number s and the phoneme number x from the speech recognition unit 3, and matching / Stored by the spectrum envelope / tilt memory 11 of the averaging processing unit 6. In this case, in the case of supervised learning and the utterance content is known, a phoneme label string corresponding to the utterance content input to the spectrum envelope / tilt memory 11 is used instead of the phoneme number x as the speech recognition result. Use.
[0054]
  In step S7, the time series of the prosodic information extracted by the waveform analysis unit 1 by the speaker recognition unit 5 and the time series of the spectral envelope and the spectral inclination extracted by the spectrum envelope / gradient extraction unit 2 are: A label consisting of the speaker number s is assigned and stored in the internal memory as the speaker's voice standard pattern. In step S8, it is determined whether or not there is a learning voice that is uttered by the speaker having the speaker number s, that is, whether or not there is a voice input by the same speaker. As a result, if there is, the process returns to step S2, and the process shifts to extraction of the spectral envelope and spectrum inclination relating to the next voice, voice recognition, and accumulation of a voice standard pattern. On the other hand, if not, the process proceeds to step S9.
[0055]
  In step S9, the phoneme number x is set to an initial value “1”. In step S10, the averaging processor 14 reads out the spectrum envelope and the spectrum tilt to which the speaker number s and the phoneme number x are assigned from the spectrum envelope / gradient memory 11. Then, each of the read spectrum envelope and spectrum tilt is classified into “phonemes”, “similar phonemes”, “voiced / unvoiced sections”, and “entire speech sections”. In step S11, the phoneme number x is the maximum value x.MAXIt is determined whether or not this is the case. As a result, the maximum value xMAXIf so, the process proceeds to step S13, and if not, the process proceeds to step S12. In step S12, after the phoneme number x is incremented, the process returns to step S10 to shift to the classification for the spectrum envelope and the spectrum tilt of the next phoneme.
[0056]
  In step S13, for each of “phonemes”, “similar phonemes”, “voiced / unvoiced intervals”, and “whole speech intervals” related to the spectrum envelope and the spectrum inclination given the speaker number s by the averaging processor 14 Is calculated by linear transformation or the like. Then, the obtained average spectrum envelope and average spectrum inclination are stored in the spectrum envelope / inclination memory 11 with labels of the corresponding phoneme name, similar phoneme name, voiced / unvoiced sound section, and entire speech section.
[0057]
  In step S14, the speaker number s is changed to the maximum value s.MAXIt is determined whether or not this is the case. As a result, the maximum value sMAXIf so, the process proceeds to step S16; otherwise, the process proceeds to step S15. In step S15, the speaker number s is incremented. After that, the process proceeds to step S2, and the next speaker is shifted to the extraction of the spectral envelope and the spectral inclination, the phoneme recognition, the accumulation of the speech standard pattern, the classification of the spectral envelope and the spectral inclination, and the average value calculation. In step S14, the speaker number s is the maximum value s.MAXWhen it is determined that the above is true, the process proceeds to step S16.
[0058]
  In this way, the spectrum envelope and the spectrum inclination extracted from the speech data of the standard speaker S and the learning target speaker T are accumulated with the labels of the speaker number s and the phoneme number x. Also, the average spectrum envelope and average spectrum slope for each of “phonemes”, “similar phonemes”, “voiced / unvoiced segments” and “speech segments” are the speaker number s, phoneme name, similar phoneme name, voiced sound. Labels of the section / unvoiced sound section and the entire voice section are given and accumulated.
[0059]
  In step S16, the learning target speaker number designated from the outside is set to the learning target speaker number sT. In step S17, the standard speaker number designated from the outside is set as the standard speaker number sS. In step S18, an initial value “1” is set to the phoneme number x. Hereinafter, only the matching / average processing unit 6 performs processing.
[0060]
  In step S19, the non-linear frequency axis spectrum matching unit 12 searches the spectrum envelope / gradient memory 11 for an average spectrum envelope to which the speaker number s corresponding to the learning target speaker number sT and the phoneme number x are assigned. Is done. Based on the search result, it is determined whether or not the phoneme data for the learning target speaker is stored in the spectrum envelope / tilt memory 11. As a result, if stored, the process proceeds to step S20, and if not, the process proceeds to step S24. In step S20, the non-linear frequency axis spectrum matching unit 12 searches the spectrum envelope / gradient memory 11 for an average spectrum envelope to which the speaker number s corresponding to the standard speaker number sS and the phoneme number x are assigned. . Then, based on the search result, it is determined whether or not the phoneme data for the standard speaker is stored in the spectrum envelope / tilt memory 11. As a result, if it is stored, the process proceeds to step S21. If not stored, the process proceeds to step S24.
[0061]
  In step S21, the non-linear frequency axis spectrum matching unit 12 uses non-linear frequency axis spectrum matching based on dynamic programming to calculate the average spectrum envelope of the standard speaker S and the average spectrum envelope of the target speaker T with respect to the phoneme. Matching is done. Then, a frequency warping function corresponding to the optimum DP path is obtained.
[0062]
  FIG. 8A shows the concept of nonlinear frequency axis spectrum matching by dynamic programming executed by the nonlinear frequency axis spectrum matching unit 12. With respect to the average spectral envelope S of the standard speaker S and the average spectral envelope T of the learning target speaker T with respect to the same phoneme, the spectral envelope is equally divided into L by band, and the output values (spectrums) of both spectral envelopes S and T An element value representing (strength) is defined as an element value Si and an element value Tj (1 ≦ i, j ≦ L). Then, the frequency axis is nonlinearly expanded and contracted by dynamic programming so that both spectral envelopes correspond to each other. That is, a series of lattice points c = (i, j) on a plane composed of two spectral envelopes S and T to be corresponded
                  F = c1, c2, ..., cK, ..., cL
think of. A sequence Fmin that minimizes the sum D along the sequence F of the distance d (i, j) = d (c) between the element value Si and the element value Tj regarding the lattice point c = (i, j) The optimal DP path (frequency warping function) is used.
[0063]
  In step S22, the non-linear frequency axis spectrum matching unit 12 sends the frequency warping function together with the phoneme number x to the frequency warping function memory 13. Then, the phonetic number x and the speaker numbers sT and sS are assigned and stored by the frequency warping function memory 13.
[0064]
  As shown in FIG. 8B, the data format of the frequency warping function used in this embodiment is such that the element value of the lattice point c (i, j) on the DP path is an integer larger than “0”. The element value of the grid point c (i, j) other than the path is a matrix of L rows and L columns such that the element value is “0”. A larger number of band divisions L is preferable because warping accuracy is improved. However, if the number is too large, the storage capacity of the frequency warping function memory 13 becomes large and the processing time becomes long.
[0065]
  In the above description, the non-linear frequency axis spectrum matching unit 12 uses the element value (spectrum intensity) of each channel in the average spectrum envelope S of the standard speaker S and the average spectrum envelope T of the target speaker T for the same phoneme. Although matching is performed using Si and Tj, the matching target is not limited to the output value (spectrum intensity) of each channel of the spectrum envelope. For example, matching may be performed using the difference between output values (spectral local slopes) ΔS and ΔT between adjacent channels regarding the average spectrum envelope S and the average spectrum envelope T.
            However, ΔTj = Tj−T (j−1)
                  ΔSi = Si−S (i−1)
              Where 2 ≦ i, j ≦ L
[0066]
  In step S23, the phoneme number x is the maximum value x.MAXIt is determined whether or not this is the case. As a result, the maximum value xMAXIf so, the process proceeds to step S25; otherwise, the process proceeds to step S24. In step S24, the phoneme number x is incremented. After that, the process returns to step S19, and the process proceeds to the process of matching the spectral envelopes of the standard speaker S and the target speaker T of the next phoneme and storing the obtained frequency warping function.
[0067]
  In step S25, the averaging processor 14 reads out the frequency warping function for each speaker from the frequency warping function memory 13, and classifies the “similar phonemes”, “voiced sound sections / unvoiced sound sections” classified in step S11. ”And“ the entire voice section ”are calculated by linear transformation or the like. Then, the obtained average frequency warping function (which may be replaced by the added value of the frequency warping function as shown in FIG. 8 (c)) corresponds to the corresponding similar phoneme name, voiced / unvoiced sound section, and entire speech section. And is stored by the frequency warping function memory 13. After that, the processing operation in the learning mode is terminated.
[0068]
  As described above, in the learning mode, the spectrum envelope and the spectrum inclination are extracted for each phoneme from the utterances of the learning target speaker T and the standard speaker S. Then, an average spectrum envelope and an average spectrum inclination are obtained for each of “phonemes”, “similar phonemes”, “voiced / unvoiced sections”, and “entire speech section”. Furthermore, a frequency warping function corresponding to the optimal DP path is obtained by performing non-linear frequency axis spectrum matching between the average spectral envelope of the standard speaker S and the average spectral envelope of the target speaker T for the same phoneme. The average frequency warping function is calculated for each of “phonemes”, “voiced / unvoiced intervals” and “entire speech interval”.
[0069]
  Thus, a speaker normalization function (average frequency warping function) for normalizing the average spectrum envelope of the learning target speaker T to the average spectrum envelope of the standard speaker S is learned. In this case, the frequency warping function is obtained using an average spectral envelope averaged by the same speaker and the same phoneme. Therefore, individual differences that differ from phoneme to phoneme caused by vocalization are normalized.
[0070]
  [In recognition mode]
  6 and 7 are flowcharts in the recognition mode in the speaker normalized speech recognition processing operation. Hereinafter, the processing operation in the recognition mode will be described in detail with reference to FIGS. Here, the spectrum envelope / gradient memory 11 of the matching / averaging processor 6 stores “phonemes”, “similar phonemes”, “voiced / unvoiced sections” and “entire voice sections” obtained in the learning mode. Are stored for each speaker as learning data. The frequency warping function memory 13 stores, as learning data, average frequency warping functions for “phonemes”, “similar phonemes”, “voiced / unvoiced intervals”, and “entire speech intervals” obtained in the learning mode. Has been.
[0071]
  In steps S31 to S35, in the same manner as in steps S1 to S5 in the flowchart at the time of learning, initial value setting of phoneme section number y, input of speech waveform, extraction of cepstrum analysis results and prosodic information, spectrum Envelope and spectral tilt extraction and speech recognition are performed. Then, a phoneme number (phoneme name) series as a recognition result is output.
[0072]
  In step S36, the speaker recognition unit 5 stores the time series of the prosodic information from the waveform analysis unit 1 and the time series of the spectrum envelope and the spectrum tilt from the spectrum envelope / gradient extraction unit 2 in the internal memory. It is compared with the speech standard patterns (prosodic information, spectral envelope and spectral tilt) groups. Then, the speaker added to the most likely speech standard pattern is recognized, and the speaker number sT as the recognition result is output. In step S37, the time series of the spectrum envelope and the spectrum tilt extracted by the spectrum envelope / slope extractor 2 is a pair of the phoneme number x from the speech recognizer 3 and the speaker number sT from the speaker recognizer 5. And is stored in the spectrum envelope / tilt memory 11 together with the section position (starting end, end).
[0073]
  In step S38, the phoneme section number y is incremented. In step S39, it is determined whether or not there is a continuous voice input to the waveform analysis unit 1. As a result, if there is an input speech waveform, the process returns to step S32 to shift to extraction of the spectral envelope and spectral tilt for the next speech, speech recognition and speaker recognition. On the other hand, if there is no input waveform, the process proceeds to step S40. In step S40, the maximum value y of the phoneme section number yMAXIs set to the value (y-1).
[0074]
  In step S41, an initial value “1” is set to the phoneme section number y. In step S42, the spectral envelope conversion unit 7 loads from the spectral envelope / gradient memory 11 the time series of the spectral envelope and spectral gradient by the speaker sT related to the phoneme x in the yth section extracted in step S34. The In step S43, it is determined whether or not there is sufficient learning data regarding the phoneme x of the speaker sT in the spectrum envelope / tilt memory 11. If the result is sufficient, the process proceeds to step S44, and if not, the process proceeds to step S46.
[0075]
  In step S44, there is sufficient learning data regarding the phoneme x of the speaker T to be recognized (corresponding to the speaker number sT of the speaker recognition result), so the spectrum envelope conversion unit 7 causes the frequency warping function memory 13 to An average frequency warping function between the standard speaker S and the recognition target speaker T regarding the phoneme x in the y-th section is read out. Then, the spectrum envelope T by the recognition target speaker T of the speaker number sT loaded in step S42 is expressed by the following equation using the average frequency warping function (element value c (i, j)).
          Si = ΣTj * c (i, j) / Σc (i, j)
      However, 1 ≦ j ≦ L (or i−α ≦ j ≦ i + α, α: positive integer)
Thus, a modified spectrum envelope S (i-channel element value Si) of the recognition target speaker T is obtained. As a result, as shown in FIG. 9A, the channel position (j = 4) of the peak Ta of the spectrum envelope T of the recognition target speaker T is warped to the channel position (i = 3) in the modified spectrum envelope S. It is done.
[0076]
  In step S45, the average spectral inclination and the speaker number of the standard speaker S to which the standard speaker number sS related to the phoneme x in the y-th section is given from the spectral envelope / inclination memory 11 by the spectral inclination conversion unit 8. The average spectral inclination of the recognition target speaker T given sT is read out, and the difference between the two average spectral inclinations is calculated. Then, as shown in FIG. 9B, the normalized spectral envelope of the recognition target speaker T is corrected by correcting the slope of the modified spectral envelope obtained in step S44 by the difference between the average spectral slopes. Desired. Thus, the spectrum envelope T of the recognition target speaker T is normalized to the spectrum envelope S of the standard speaker S. After that, the process proceeds to step S48.
[0077]
  Here, the frequency warping function memory 13 stores a plurality of average frequency warping functions for each phoneme, for each similar phoneme, for each voiced / unvoiced segment, and for each entire speech segment. Therefore, an appropriate average frequency warping function can be selected according to the amount of utterance data of the recognition target speaker T in the learning mode as follows. That is, when there is little or no utterance data of a certain phoneme (eg, back tongue vowel / o /), the average frequency warping of a similar phoneme (eg, back tongue vowel / a /) of the phoneme (/ o /) Select a function, or an average frequency warping function and average spectral slope of a voiced segment. Alternatively, when the utterance data of the phoneme (/ o /) is sufficiently large, the average frequency warping function and the average spectrum inclination of the phoneme (/ o /) are selected as described above. By doing so, it is possible to cope with a case where the amount of learning utterance data of the recognition target speaker T is small, and the utterance burden of the recognition target speaker T can be reduced.
[0078]
  In step S46, the learning data related to the phoneme x of the speaker T to be recognized is insufficient, and therefore the standard envelope S related to the phoneme x in the y-th section is retrieved from the frequency warping function memory 13 by the spectrum envelope converter 7. And the average frequency warping function of the similar phoneme, voiced / unvoiced section, or the entire speech section. Then, the spectrum envelope T of the recognition target speaker T loaded in step S42 is modified in the same manner as in step S44, and the modified spectrum envelope S is obtained.
[0079]
  In step S47, since the learning data related to the phoneme x of the recognition target speaker T is insufficient, the standard speaker related to the phoneme x in the y-th section is retrieved from the spectrum envelope / gradient memory 11 by the spectral gradient converter 8. The average spectral slope of the similar phonemes, voiced / unvoiced sections or the entire speech section of S and the recognition target speaker T is read. In the same manner as in step S45, the normalized spectrum envelope of the recognition target speaker T is obtained by correcting the slope of the modified spectrum envelope.
[0080]
  In step S48, based on the normalized spectrum envelope of the recognition target speaker T obtained in step S45 or step S47 by the speech recognition unit 3 and the time series of prosodic information such as the power, the HMM Voice recognition is performed again by the above. Then, the phoneme sequence of the obtained recognition result is output as a formal recognition result. In step S49, the phoneme section number y is the maximum value y.MAXIt is determined whether or not this is the case. As a result, the maximum value yMAXIf smaller, the process proceeds to step S50, and if not, the processing operation in the recognition mode is terminated. In step S50, the phoneme section number y is incremented. After that, the process returns to step S42 to shift to the conversion of the next phoneme section into a modified spectrum envelope, the conversion into the normalized spectrum envelope, and the speech recognition process. In step S49, the phoneme section number y is the maximum value y.MAXIf it is determined as above, the processing operation in the recognition mode is terminated.
[0081]
  As described above, in the recognition mode, the spectral envelope and the spectral inclination are extracted for each phoneme section from the speech of the recognition target speaker T, and the phoneme number x and the speaker number sT are obtained by performing speech recognition and speaker recognition. obtain. Then, using the average frequency warping function between the recognition target speaker T and the standard speaker S corresponding to the phoneme number x and the speaker number sT obtained in the learning mode, the spectrum envelope of the recognition target speaker T is calculated. A transformed spectral envelope is obtained by converting into the spectral envelope of the standard speaker S. Furthermore, the modified spectral envelope is equal to the difference between the average spectral inclination of the recognition target speaker T corresponding to the phoneme number x and the speaker number sT obtained in the learning mode and the average spectral inclination of the standard speaker S. Correct the slope to obtain a normalized spectral envelope. Thereafter, the speech recognition unit 3 performs speech recognition again using the normalized spectrum envelope.
[0082]
  Thus, the input speech can be correctly recognized by using the spectrum envelope normalized to the standard speaker S. Further, the average frequency warping function used at that time is obtained by using the average spectrum envelope regarding the same speaker and the same phoneme as described above. Therefore, not only individual differences (hard differences) caused by physical differences but also individual differences (soft differences) caused by vocalizations can be normalized. However, phonological differences are not normalized.
[0083]
  In addition, the average frequency warping function used at the time of the spectral envelope conversion and the average spectral slope used at the time of correcting the slope of the modified spectral envelope are “phonemes”, “similar phonemes”, “voiced / unvoiced intervals”, ”Is required for each. Therefore, according to the amount of data of the recognition target speaker T stored in the spectrum envelope / inclination memory 11, the learning of the recognition target speaker T is performed by using the average frequency warping function and the average spectrum inclination in an appropriate category. Even when the amount of utterance data is small, speech recognition can be performed with high accuracy. That is, according to the present embodiment, it is possible to reduce the utterance burden of the learning target speaker.
[0084]
  In the above embodiment, the average spectrum envelope of the same phoneme of the speaker to be learned and the standard speaker is obtained in advance, and the average frequency warping function is obtained by performing nonlinear frequency axis spectrum matching using the average spectrum envelope. Looking for. However, the frequency warping function may be obtained by performing nonlinear frequency axis spectrum matching using individual spectral envelopes of the same phoneme, and the average frequency warping function may be obtained by averaging the frequency warping function within the same phoneme.
[0085]
  In the above embodiment, the spectral envelope is normalized only in the recognition mode. However, the present invention is not limited to this, and in the case of the speech recognition unit 3 that performs speech recognition by an unspecified speaker speech recognition method such as an HMM, it can be used in the learning mode as follows. I do not care. That is, after the frequency warping function is constructed as described above, the spectrum envelope is processed by the waveform analysis unit 1, the spectrum envelope / gradient extraction unit 2, the speaker recognition unit 5, and the spectrum envelope conversion unit 7 on the learning speech data. Normalization to the standard speaker direction is performed. Then, the phoneme standard pattern extracted from the obtained normalized spectrum envelope is stored in the phoneme standard pattern memory 4. However, in this case, the phoneme identification performance of the speech recognition unit 3 is not yet high enough, so that the phoneme labeling to the time series of the spectrum envelope is performed with supervision regardless of the recognition result of the speech recognition unit 3. Is preferable.
[0086]
  Thus, the phoneme identification performance of the speech recognition unit 3 can be improved by using the learned phoneme standard pattern extracted from the normalized spectrum envelope. Furthermore, when the speech recognition unit 3 uses the mixed distribution HMM, the variance of the phoneme standard pattern for each phoneme is reduced, and the number of distributions used for the mixed distribution of transition probabilities is suppressed to “1” or “less number”. be able to. Therefore, the memory capacity and processor load during execution can be reduced.
[0087]
  <Second Embodiment>
  FIG. 10 is a block diagram of the speech recognition apparatus according to the present embodiment. The vocal tract cross-sectional area extraction unit 22 extracts the vocal tract cross-sectional area from the glottis to the lips based on the result of autocorrelation analysis or covariance analysis in the waveform analysis unit 21. Based on the time series of the vocal tract cross-sectional area extracted by the vocal tract cross-sectional area extraction unit 22 and the prosodic information (power, pitch frequency, etc.) extracted by the waveform analysis unit 21, the speech recognition unit 23 Speech recognition is performed with reference to 24 phoneme standard patterns.
[0088]
  In the learning mode, the speaker recognizing unit 25 accumulates the input vocal tract cross-sectional area of the learning target speaker T and the time series of prosodic information in an internal memory or the like as a speaker voice standard pattern. On the other hand, in the recognition mode, speaker recognition is performed by comparing the time series of the vocal tract cross-sectional area and prosodic information of the input recognition target speaker T with the above-mentioned speaker voice standard pattern group.
[0089]
  The matching / average processing unit 26 calculates an average value for each phoneme, similar phoneme, voiced / unvoiced segment, and entire speech segment (speaker) with respect to the vocal tract cross-sectional area of each phoneme for each speaker. Do. In addition, the non-linear vocal tract axis matching by dynamic programming is used to match the average vocal tract cross-sectional area of the learning target speaker with the average vocal tract cross-sectional area of the standard speaker for each phoneme. Ask for. Further, an average value is calculated for the average vocal tract axis warping function of each phoneme for each of the similar phonemes, voiced / unvoiced sections and the entire speech section.
[0090]
  The vocal tract cross-sectional area conversion unit 27 uses the average vocal tract axis warping function between the recognition target speaker and the standard speaker to calculate the vocal tract cross-sectional area of the recognition target phoneme by the recognition target speaker. Convert to road cross section (normalized vocal tract cross section). Then, the voice recognition unit 23 performs voice recognition again using the normalized vocal tract cross-sectional area at the time of recognition. In this way, the speech recognition result normalized by the speaker is obtained.
[0091]
  Thus, in the second embodiment, instead of the spectral envelope in the first embodiment, the vocal tract cross-sectional area highly relevant to the spectral envelope is used, and the vocal tract cross-sectional area of the recognition target speaker is used. The vocal tract axis is nonlinearly expanded and contracted to obtain the vocal tract cross-sectional area of the standard speaker. Therefore, as in the case of the first embodiment, not only individual differences (hard differences) caused by physical differences but also individual differences (soft differences) caused by vocalizations are normalized with a small amount of audio data. In addition, speech recognition can be performed without normalizing the phoneme difference.
[0092]
  <Third Embodiment>
  FIG. 11 shows a block diagram of a speech recognition system using the speech recognition method in the first embodiment or the second embodiment. The speech recognition means 32 with the speaker normalization function corresponds to the speech recognition device in the first embodiment or the second embodiment. However, the obtained normalized spectrum envelope or normalized vocal tract cross-sectional area is not sent to the speech recognition unit. Therefore, the speech recognition unit does not perform a final speech recognition result using the normalized spectrum envelope or the normalized vocal tract cross-sectional area.
[0093]
  The transmission control unit 33 controls the connection between the speech recognition means 32 with the speaker normalizing function and the communication network 34. Here, the speech recognition means 32 with the speaker normalizing function and the transmission control unit 33 may be configured integrally, or may be separated if information can be transmitted by wire or wirelessly. Since the user connects the speech recognition means 32 with the speaker normalization function and the transmission control unit 33 as a set to the communication network 34, the voice recognition means 32 with the speaker normalization function and the transmission control unit 33 are grouped together. The user terminal 31 is called.
[0094]
  The communication network 34 may be either a LAN (Local Area Network) or a WAN (Wide Area Network). Further, any network of wired communication and wireless communication may be used. The center system 35 is accessed from the user terminal 31 via the communication network 34, performs various information processing, and returns a service to the user terminal 31.
[0095]
  The control unit 36 of the center system 35 controls the connection between the communication network 34 and the center system 35. The phoneme recognition unit 37 recognizes phonemes based on the speaker normalized parameters transmitted from the speech recognition means 32 with speaker normalization function via the communication network 34. The language processing unit 38 performs language processing on the phoneme sequence recognized by the phoneme recognition unit 37 using the vocabulary dictionary and grammar stored in the memory 39, and the speech processing unit 32 with speech normalization function has a speech. Recognizes the input language. The application 40 is a program that is activated under the control of the control unit 36 based on the recognition result of the language processing unit 38 and provides a service to the user terminal 31.
[0096]
  FIG. 12 shows a flowchart of the speaker normalized speech recognition / information processing operation performed by the user terminal 31 and the center system 35 in the speech recognition system having the above configuration. In the following description, the speech recognition means 32 with speaker normalization function functions in the same manner as in the first embodiment, and outputs a normalized spectrum envelope as the normalized parameter. Do
  Hereinafter, the speaker normalized speech recognition / information processing operation will be described in detail with reference to FIG. At that time, the speech recognition means 32 with the speaker normalization function of the user terminal 31 learns in the same manner as in the first embodiment, and the frequency warping function memory stores “phonemes” and “similar phonemes”. , It is assumed that the average frequency warping function for each of “voiced sound section / unvoiced sound section” and “speech section” is stored. Steps S51 to S54 are processing operations on the user terminal 31 side, and steps S55 to S59 are processing operations on the center system 35 side.
[0097]
  In step S51, the speech produced by the speaker T is input to the speech recognition means 32 with the speaker normalizing function. In step S52, the speech recognition means 32 with speaker normalization function analyzes the waveform of the input speech in the same manner as in the first embodiment, and obtains a time series of acoustic parameters such as cepstrum and power. It is done. In step S53, the average frequency warping function between the recognition target speaker T and the standard speaker S is further used based on the obtained time series of parameters as in the first embodiment. Speaker normalization is performed on the average spectral envelope, and a normalized spectral envelope is obtained. In step S54, the normalized spectrum envelope normalized by the speaker is transmitted to the control unit 36 of the center system 35 via the communication network 34 by the transmission control unit 33. In this embodiment, the spectral envelope is transmitted as an acoustic parameter. However, the spectral envelope is subjected to an inverse FFT (Fast Fourier Transform) process and extracted by performing another cepstrum or other process. An acoustic parameter may be transmitted.
[0098]
  In step S 55, the normalized spectral envelope time series transmitted via the communication network 34 is received by the control unit 36 of the center system 35 and sent to the phoneme recognition unit 37. In step S56, the phoneme recognition unit 37 performs phoneme recognition. Then, a phoneme lattice is obtained as a recognition result and returned to the control unit 36.
[0099]
  In step S57, the control unit 36 sends the received phoneme lattice to the language processing unit 38. The language processing unit 38 refers to the vocabulary and grammar related to the language lattice stored in the memory 39 and recognizes the word uttered by the speaker T. In step S58, a sentence uttered by the speaker T is further recognized based on the recognized word. Then, the recognized sentence is returned to the control unit 36. In step S59, the control unit 36 activates the application 40 according to the content of the received sentence. Then, for example, additional information is input or information is generated by the application 40, and the result is transmitted to the user terminal 31 by the control unit 36 via the communication network 34 to provide a service. After that, the speaker normalized speech recognition / information processing operation is terminated.
[0100]
  Thus, in the present embodiment, the normalized spectrum envelope or the normalized vocal tract cross-sectional area is provided on the user terminal 31 side in the same manner as the speech recognition apparatus in the first embodiment or the second embodiment. The voice recognition means 32 with a speaker normalizing function that can be obtained is installed. Then, the obtained normalized spectral envelope or normalized vocal tract cross-sectional area is transmitted to the center system 35 by the transmission control unit 33 via the communication network 34.
[0101]
  On the other hand, the phoneme recognition unit 36 and the language processing unit 38 are provided on the center system 35 side, and the user's voice to the user terminal 31 is based on the normalized spectrum envelope or the normalized vocal tract cross-sectional area. The input sentence is recognized, and the application 40 is activated according to the recognition result.
[0102]
  Therefore, compared to the case where the user terminal 31 recognizes the user's voice input sentence and transmits an instruction to start the application 40 according to the recognition result to the center system side via the communication network 34, There is no need to mount a language processing unit on the user terminal 31 side, and the configuration on the user terminal 31 side can be simplified.
[0103]
  In each of the above embodiments, a phoneme is used as the speech unit. However, the present invention is applicable to a syllable.
[0104]
  By the way, the waveform analysis units 1 and 21, the spectrum envelope / gradient extraction unit 2, the vocal tract cross-sectional area extraction unit 22, the speech recognition units 3 and 23, the speaker recognition units 5 and 25, and the nonlinear frequency axis spectrum in the above embodiments. The above speaker normalized speech recognition processing function by the matching unit 12, the averaging processing unit 14, the spectrum envelope conversion unit 7, the spectrum inclination conversion unit 8, and the vocal tract cross-sectional area conversion unit 27 is the speaker recorded in the program recording medium. This is realized by a normalized speech recognition processing program. Here, the program recording medium is a program medium comprising a ROM (Read Only Memory) or the like. Alternatively, it may be a program medium that is loaded into an external auxiliary storage device and read out. In any case, the program reading means for reading the speaker normalized speech recognition processing program from the program medium may be configured to directly access and read the program medium, or provided in the RAM. The program storage area (not shown) may be downloaded, and the program storage area may be accessed and read. It is assumed that a download program for downloading from the program medium to the program storage area of the RAM is stored in the main unit in advance.
[0105]
  Here, the program medium is configured to be separable from the main body side, and is a tape system such as a magnetic tape or a cassette tape, a magnetic disk such as a floppy disk or a hard disk, or a CD (compact disk) -ROM, MO (magneto-optical). Optical discs such as discs, MDs (mini discs), DVDs (digital video discs), card systems such as IC (integrated circuit) cards and optical cards, mask ROMs, EPROMs (ultraviolet erasable ROMs), EEPROMs (electrical This is a medium that carries a fixed program including a semiconductor memory system such as an erasable ROM) and a flash ROM.
[0106]
  Further, the program medium may be a medium that carries the program in a fluid manner by downloading from a communication network or the like. In this case, it is assumed that a download program for downloading from the communication network is stored in the main device in advance. Or it shall be installed from another recording medium.
[0107]
  It should be noted that what is recorded on the recording medium is not limited to a program, and data can also be recorded.
[0108]
【The invention's effect】
  As is clear from the above, the speech recognition apparatus of the first invention extracts the first and second spectral envelopes based on the utterances of the first and second speakers by the spectral envelope extracting means, and nonlinear frequency axis spectral matching means. To obtain a frequency warping function representing the correspondence between the frequency axes of the first and second spectrum envelopes, and the spectrum envelope conversion means converts the first spectrum envelope to be recognized into a spectrum related to the second speaker based on the frequency warping function. Since the input speech is recognized on the basis of the converted normalized spectral envelope by the speech recognition means, the frequency axis of the first spectral envelope to be recognized by the first speaker is set to the frequency axis of the frequency axis. Non-linear expansion and contraction can be performed according to the correspondence and normalized to the spectrum envelope by the second speaker.
[0109]
  Therefore, according to the present invention, when the first speaker is the unspecified speaker and the second speaker is the standard speaker, the spectrum envelope based on the utterance by the unspecified speaker is changed to the spectrum envelope of the standard speaker. Speaker normalization can be performed to perform highly accurate speech recognition. Furthermore, by obtaining the frequency warping function based on the average value of the plurality of first and second spectrum envelopes for the same voice unit, not only individual differences (hard differences) due to physical differences but also vocalization Individual differences (soft differences) can be normalized. In such a case, the phoneme difference is not normalized because it is nonlinearly expanded and contracted between the same phonemes.
[0110]
  Further, the frequency warping function is converted into phonemes by averaging means. , Similar phonemes , Voiced interval / An unvoiced sound segment and a speaker are grouped, an average value is calculated for each group, an average frequency warping function is obtained, and the spectrum envelope conversion means is used for the first speaker relating to the same phoneme as the phoneme of the recognition target first spectrum envelope Since the average frequency warping function of the group determined according to the amount of data is used as the frequency warping function, according to the amount of utterance data of the first speaker stored in the first memory means, An appropriate group of average frequency warping functions can be selected and used in place of the frequency warping function. Therefore, the utterance data of the first speaker ( Learning data ) High accuracy voice recognition even when the amount of Can reduce the burden on the speaker. Further, by obtaining the average frequency warping function for each phoneme, it is possible to normalize individual differences caused by vocal utterances.
[0111]
  The speech recognition apparatus according to the first aspect of the present invention extracts the first and second spectral envelope slopes based on the utterances of the first and second speakers by the spectral slope extraction means, and the first slope of the spectral slope correction means. Therefore, if the slope of the normalized spectrum envelope obtained by the spectrum envelope conversion means is corrected based on the difference in slope of the second spectrum envelope, the speaker normalization can be performed more accurately to the voice of the second speaker.The
[0112]
  MaThe speech recognition apparatus of the first invention uses the speech unit as a phoneme, and the averaging means determines the slope of the first spectrum envelope and the slope of the second spectrum envelope as phonemes, similar phonemes, voiced sound sections / unvoiced sound sections. And grouping for each speaker, calculating an average value for each group to obtain an average spectral inclination, and determining the average spectral inclination of any of the groups to which the phonemes of the recognition target first spectral envelope belong. If used as the slope of the spectral envelope, the average spectral slope of an appropriate group is selected according to the amount of utterance data of the first speaker stored in the first memory means, and the slope of the spectral envelope is selected. Can be used instead of Therefore, even when the amount of utterance data (learning data) of the first speaker is small, highly accurate speech recognition can be performed. Furthermore, by obtaining the average spectral inclination for each phoneme, it is possible to normalize individual differences caused by vocal utterances.
[0113]
  The speech recognition apparatus according to the first invention isRecordingThe spectrum inclination correcting means is used according to the data amount of the first speaker related to the recognition target phoneme stored in the first memory.RuheiIf a group of average spectral inclinations is determined, it is averaged within an optimal range according to the amount of learning data by the first speaker regarding the recognition target phoneme.TabiraAn average spectral slope can be used. Therefore, even when the amount of learning data of the first speaker is small, a high recognition rate can be obtained.
[0114]
  In the speech recognition apparatus according to the first aspect of the invention, when the speech recognition means obtains the frequency warping function, the extracted time series of the first spectrum envelope or the second spectrum envelope is recognized by the unspecified speaker speech. If the speech unit name is recognized by the method and the recognition result speech unit name is sent to the first memory means, the label speech unit name can be automatically obtained from the first and second spectrum envelopes. Therefore, it is possible to easily perform the labeling process for the spectrum envelope or the slope of the spectrum envelope.
[0115]
  In the speech recognition apparatus according to the first aspect of the invention, in the learning mode for obtaining the frequency warping function, the prosody information is extracted by analyzing the waveforms of a plurality of known speakers by the waveform analysis means, and the speaker recognition means While registering the prosodic information and the spectral envelope as a speech standard pattern, in the recognition mode, the speaker recognition means recognizes the speaker to be recognized using the registered speech standard pattern, and the recognized speaker If the frequency warping function or the first spectral inclination related to the name is used for normalization of the recognition target first spectral envelope, there are a plurality of speakers as the first speaker, and each first speaker is If the above-mentioned frequency warping function, first spectrum envelope and first spectrum slope are stored, speaker normalized speech recognition can be performed for unspecified speakers. You can.
[0116]
  In the speech recognition apparatus according to the first aspect of the invention, the speech recognition unit may perform speech recognition using a standard pattern extracted from the normalized spectrum envelope obtained by the spectrum envelope conversion unit. Thus, speech recognition can be performed with high identification accuracy using a standard pattern normalized by a speaker. Further, when the voice recognition means is a voice recognition means using a mixed distribution HMM, the variance of the phoneme standard pattern for each voice unit is reduced, and the number of distributions used for the mixed distribution of transition probabilities is set to “1” or “ It can be reduced to “less number”. Therefore, the memory capacity and processor load during execution can be reduced.
[0117]
  Further, the second invention extracts the first and second vocal tract cross-sectional areas based on the utterances of the first and second speakers by the vocal tract cross-sectional area extracting means, and the non-linear vocal tract axis matching means extracts the first and second vocal tract cross-sectional areas. A vocal tract warping function representing the correspondence between the vocal tract axes of the second vocal tract cross-sectional area is obtained, and the first vocal tract cross-sectional area to be recognized is determined based on the vocal tract axial warping function by the vocal tract cross-sectional area conversion means. Since the vocal tract cross-sectional area for the second speaker is converted to the vocal tract cross-sectional area, the vocal tract axis of the first vocal tract cross-sectional area to be recognized by the first speaker is nonlinearly expanded and contracted according to the correspondence of the vocal tract axis, Can be normalized to the vocal tract cross-sectional area of the person.
[0118]
  Therefore, according to the present invention, if the first speaker is the unspecified speaker and the second speaker is the standard speaker, the vocal tract cross-sectional area based on the utterance by the unspecified speaker is determined as the standard speaker's voice. It is possible to perform speech recognition with high accuracy by normalizing the speaker to the road cross-sectional area. Furthermore, by obtaining the above vocal tract axis warping function based on the average value of a plurality of first and second vocal tract cross-sectional areas for the same voice unit, not only individual differences due to physical differences but also vocalization Individual differences can also be normalized. In that case, only the vocal tract axis is nonlinearly expanded and contracted and the intensity axis is not expanded and contracted, so that the phoneme difference is not normalized. Therefore, it is possible to perform speech recognition with high individual difference normalization performance.
[0119]
  Further, the vocal tract axis warping function is converted into phonemes by averaging means. , Similar phonemes , Voiced interval / An unvoiced speech segment and a speaker are grouped, an average value is calculated for each group to obtain an average vocal tract axis warping function, and the vocal tract cross-sectional area conversion means performs the same phoneme as the phoneme of the recognition target first vocal tract cross-sectional area. Since the average vocal tract warping function of the group determined according to the amount of data of the first speaker related to the first speaker is used as the vocal tract warping function, the first stored in the first memory means is used. Depending on the amount of utterance data of the speaker, an appropriate group of average vocal tract warping functions can be selected and used instead of the vocal tract warping functions. Therefore, the utterance data of the first speaker ( Learning data ) Even when the amount of speech is small, highly accurate speech recognition can be performed, and the speaker's speech burden can be reduced. Furthermore, by obtaining the average vocal tract axis warping function for each phoneme, individual differences due to vocal utterances can be normalized.
[0120]
  According to a third aspect of the present invention, there is provided a speech recognition method for extracting first and second spectrum envelopes from the uttered sounds of the first and second speakers, and for extracting the first and second spectrum envelopes. Nonlinear frequency expansion / contraction matching using dynamic programming is performed to obtain the frequency warping function, a first spectrum envelope to be recognized is extracted, and the first spectrum envelope to be recognized is calculated based on the frequency warping function. Since the input speech is recognized on the basis of the converted spectral envelope related to the speaker and the normalized speech envelope is converted, only individual differences due to physical differences can be obtained as in the case of the first invention. It is also possible to normalize individual differences caused by vocalization. In this case, the phoneme difference is not normalized, and speech recognition with high individual difference normalization performance can be performed.
[0121]
  Further, the frequency warping function is converted into phonemes by averaging means. , Similar phonemes , Voiced interval / The first speaker with respect to the same phoneme as the phoneme of the first spectrum envelope to be recognized at the time of conversion of the spectrum envelope, by calculating an average value for each group and calculating an average frequency warping function. Since the average frequency warping function of the group determined according to the amount of data of the first speaker is used as the frequency warping function, the average of the appropriate group according to the stored amount of utterance data of the first speaker is used. A frequency warping function can be selected and used in place of the frequency warping function. Therefore, the utterance data of the first speaker ( Learning data ) Even when the amount of speech is small, highly accurate speech recognition can be performed, and the speaker's speech burden can be reduced. Further, by obtaining the average frequency warping function for each phoneme, it is possible to normalize individual differences caused by vocal utterances.
[0122]
  In the speech recognition method of the third invention, the slopes of the first and second spectrum envelopes are extracted from the uttered sounds of the first and second speakers, and the difference between the slopes of the first and second spectrum envelopes is extracted. If the normalized spectral envelope after the conversion is corrected based on the above and the input speech is recognized, the normalized spectral envelope after the inclination correction is used, and the voice of the second speaker is more accurately detected. The speaker can be normalized.
[0123]
  The speech recognition system according to a fourth aspect of the present invention is the user terminal side, wherein the normalized spectrum envelope or the normalized voice related to the input speech obtained by the speech recognition device according to the first aspect or the second aspect is provided. The road cross-sectional area is transmitted to the center system via the communication network by the transmission control means, and on the center system side, based on the normalized spectrum envelope or the normalized vocal tract cross-sectional area received by the control unit, Since the input speech recognition unit recognizes the input speech to the speech recognition device, speech recognition with high individual difference normalization performance can be performed as in the case of the first invention or the second invention. .
[0124]
  Furthermore, it is not necessary to perform input speech recognition processing and language processing on the user terminal side. Therefore, the configuration of the user terminal can be simplified.
[0125]
  According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a program recording medium comprising: a computer, the spectral envelope extracting means, the nonlinear frequency axis spectral matching means, the spectral envelope conversion means, the voice recognition means,Averaging means ,Since a speaker normalization speech recognition processing program that functions as a spectrum inclination extraction means, a spectrum inclination correction means, and a speaker recognition means is recorded, the first recognition target by the first speaker is recorded using the frequency warping function. The frequency axis of the spectral envelope can be nonlinearly expanded and contracted to be converted into a spectral envelope by the second speaker. Furthermore, the slope of the converted normalized spectrum envelope can be corrected based on the difference between the slopes of the first and second spectrum envelopes. Therefore, the input speech can be recognized with high accuracy based on the normalized spectrum envelope after the tilt correction.
[0126]
  That is, according to this invention, as in the case of the first invention described above, not only individual differences caused by physical differences but also individual differences caused by vocalizations can be normalized. High voice recognition can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a speech recognition apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a detailed block diagram of a matching / averaging processor in FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a spectral tilt and a spectral envelope.
4 is a flowchart in a learning mode of speaker normalized speech recognition processing operation by the speech recognition apparatus shown in FIG. 1;
FIG. 5 is a flowchart in the learning mode following FIG. 4;
FIG. 6 is a flowchart at the time of recognition mode in speaker normalization voice recognition processing operation;
FIG. 7 is a flowchart in the recognition mode following FIG. 6;
FIG. 8 is a diagram showing a concept of nonlinear frequency axis spectrum matching by dynamic programming.
FIG. 9 is a conceptual diagram of spectrum envelope normalization.
FIG. 10 is a block diagram of a speech recognition apparatus different from FIG.
FIG. 11 is a block diagram of a voice recognition system according to the present invention.
12 is a flowchart of speaker normalized speech recognition / information processing operations performed by the user terminal and the center system in FIG.
[Explanation of symbols]
  1, 21 ... Waveform analysis unit,
  2 ... spectrum envelope / tilt extraction unit, 3, 23 ... voice recognition unit,
  4,24 ... Phoneme standard pattern memory, 5,25 ... Speaker recognition unit,
  6, 26 ... matching and averaging processing unit, 7 ... spectrum envelope conversion unit,
  8: Spectral slope conversion unit, 11: Spectral envelope / tilt memory,
12 ... Nonlinear frequency axis spectrum matching unit,
13 ... Frequency warping function memory, 14 ... Averaging processing unit,
22 ... Vocal tract cross-sectional area extraction unit, 27 ... Vocal tract cross-sectional area conversion unit,
31 ... User terminal,
32. Speech recognition means with speaker normalization function,
33 ... Transmission control unit, 34 ... Communication network,
35 ... Center system, 36 ... Control part,
37 ... Phoneme recognition unit, 38 ... Language processing unit,
39 ... Memory, 40 ... Application.

Claims (16)

第1話者の音声を第2話者の音声に変換して話者正規化する話者正規化機能付きの音声認識装置であって、
上記第1話者が発声した第1音声から第1スペクトル包絡を抽出する一方、第2話者が発声した第2音声から第2スペクトル包絡を抽出するスペクトル包絡抽出手段と、
上記抽出された第1スペクトル包絡および第2スペクトル包絡を、音声単位のラベルを付与して格納する第1メモリ手段と、
同一ラベルに関して、上記第1メモリに格納された上記第1スペクトル包絡と第2スペクトル包絡とに対して動的計画法を用いた非線形な周波数伸縮マッチングを行って、両スペクトル包絡の周波数軸の対応付けを表わす周波数ワーピング関数を求める非線形周波数軸スペクトルマッチング手段と、
上記周波数ワーピング関数を、音声単位のラベルを付与して格納する第2メモリ手段と、
上記スペクトル包絡抽出手段によって抽出された認識対象の第1スペクトル包絡が入力されて、この認識対象第1スペクトル包絡の音声単位と同じ音声単位名の周波数ワーピング関数を上記第2メモリから読み出し、この読み出された周波数ワーピング関数に基づいて、上記認識対象第1スペクトル包絡を第2話者に関するスペクトル包絡に変換するスペクトル包絡変換手段と、
上記変換された正規化済みスペクトル包絡に基づいて入力音声を認識する音声認識手段と、
上記第2メモリ手段に格納された周波数ワーピング関数を上記ラベルに基づいて音素 , 類似音素 , 有声音区間 / 無声音区間および話者毎にグループ化し、各グループに属する周波数ワーピング関数の平均値を算出し、得られた平均周波数ワーピング関数を各グループ名のラベルを付与して上記第2メモリ手段に格納させる平均化手段を備えて、
上記スペクトル包絡変換手段は、上記第1メモリに格納された上記認識対象第1スペクトル包絡の音素と同じ音素に関する上記第1話者のデータの量に応じて決定されたグループの平均周波数ワーピング関数を、上記周波数ワーピング関数として用いるようになっている
ことを特徴とする音声認識装置。
A speech recognition device with a speaker normalizing function for converting a voice of a first speaker into a voice of a second speaker and normalizing the speaker,
A spectral envelope extracting means for extracting a first spectral envelope from the first voice uttered by the first speaker, and extracting a second spectral envelope from the second voice uttered by the second speaker;
First memory means for storing the extracted first spectrum envelope and second spectrum envelope with a label in units of speech;
For the same label, non-linear frequency expansion / contraction matching using dynamic programming is performed on the first spectrum envelope and the second spectrum envelope stored in the first memory, and the correspondence between the frequency axes of both spectrum envelopes is performed. A non-linear frequency axis spectrum matching means for obtaining a frequency warping function representing the attachment;
Second memory means for storing the frequency warping function with a label in units of speech;
The first spectrum envelope of the recognition target extracted by the spectrum envelope extraction means is input, and the frequency warping function having the same voice unit name as the voice unit of the recognition target first spectrum envelope is read from the second memory. A spectral envelope converting means for converting the recognition target first spectral envelope into a spectral envelope relating to the second speaker based on the issued frequency warping function;
Speech recognition means for recognizing input speech based on the converted normalized spectral envelope ;
The frequency warping functions stored in the second memory means are grouped into phonemes , similar phonemes , voiced / unvoiced intervals and speakers based on the labels, and an average value of the frequency warping functions belonging to each group is calculated. The average frequency warping function obtained is provided with an averaging means for giving a label of each group name and storing it in the second memory means,
The spectrum envelope transforming unit calculates an average frequency warping function of a group determined according to the amount of data of the first speaker related to the same phoneme as the phoneme of the first spectrum envelope to be recognized stored in the first memory. A speech recognition apparatus characterized by being used as the frequency warping function .
請求項1に記載の音声認識装置において、
上記非線形周波数軸スペクトルマッチング手段は、上記非線形な周波数伸縮マッチングを行うに際して、上記第1スペクトル包絡と第2スペクトル包絡とに関して、夫々のスペクトル包絡を周波数帯域で複数チャネルに分割した際における隣接チャネル間の出力値の差を用いることを特徴とする音声認識装置。
The speech recognition apparatus according to claim 1,
The nonlinear frequency axis spectrum matching means, when performing the nonlinear frequency expansion / contraction matching, between adjacent channels when dividing each spectrum envelope into a plurality of channels in a frequency band with respect to the first spectrum envelope and the second spectrum envelope. A speech recognition apparatus using a difference between output values of.
請求項1あるいは請求項2に記載の音声認識装置において、
上記第1メモリ手段は、上記第1スペクトル包絡および第2スペクトル包絡の傾きをも音声単位のラベルを付与して格納するようになっており、
上記第1話者が発声した第1音声から第1スペクトル包絡の傾きを抽出する一方、第2話者が発声した第2音声から第2スペクトル包絡の傾きを抽出して上記第1メモリ手段に格納させるスペクトル傾き抽出手段と、
上記認識対象第1スペクトル包絡の音声単位と同じ音声単位名の第1スペクトル包絡の傾きと第2スペクトル包絡の傾きとを上記第1メモリから読み出し、両傾きの差に基づいて、上記スペクトル包絡変換手段によって得られた上記正規化済みスペクトル包絡の傾きを補正するスペクトル傾き補正手段を備えて、
上記音声認識手段は、上記傾きが補正された正規化済みスペクトル包絡に基づいて入力音声を認識するようになっていることを特徴とする音声認識装置。
The speech recognition apparatus according to claim 1 or 2,
The first memory means stores the slopes of the first spectrum envelope and the second spectrum envelope with labels of voice units, and stores them.
The first spectrum envelope slope is extracted from the first voice uttered by the first speaker, while the second spectrum envelope slope is extracted from the second voice uttered by the second speaker and stored in the first memory means. Spectral tilt extraction means for storing;
The slope of the first spectrum envelope and the slope of the second spectrum envelope having the same speech unit name as the speech unit of the first spectrum envelope to be recognized are read from the first memory, and the spectrum envelope transformation is performed based on the difference between the slopes. Spectral tilt correction means for correcting the slope of the normalized spectrum envelope obtained by the means,
The speech recognition apparatus according to claim 1, wherein the speech recognition means recognizes an input speech based on a normalized spectrum envelope whose inclination is corrected.
請求項3に記載の音声認識装置において、
上記音声単位は音素であり、
上記第1メモリ手段に格納された第1スペクトル包絡の傾きおよび第2スペクトル包絡の傾きを上記ラベルに基づいて音素,類似音素,有声音区間/無声音区間および話者毎にグループ化し、各グループに属するスペクトル包絡の傾きの平均値を算出し、得られた平均スペクトル傾きを各話者名および各グループ名のラベルを付与して上記第1メモリ手段に格納させる平均化手段を備えると共に、
上記スペクトル傾き補正手段は、上記認識対象第1スペクトル包絡の音素と同じ音素が属する何れかのグループの平均スペクトル傾きを上記スペクトル包絡の傾きとして用いるようになっている
ことを特徴とする音声認識装置。
The speech recognition apparatus according to claim 3 ,
The speech unit is a phoneme,
The slopes of the first spectrum envelope and the second spectrum envelope stored in the first memory means are grouped into phonemes, similar phonemes, voiced / unvoiced intervals and speakers based on the labels. An average means for calculating the average value of the slope of the spectrum envelope to which the average spectrum slope belongs is assigned to each speaker name and each group name and stored in the first memory means.
The spectral inclination correcting means uses an average spectral inclination of any group to which the same phoneme as the recognition target first spectral envelope phoneme belongs as the spectral envelope inclination. .
請求項4に記載の音声認識装置において、
上記スペクトル傾き補正手段は、上記第1メモリに格納された上記認識対象第1スペクトル包絡の音素と同じ音素に関する上記第1話者のデータの量に応じて、用いる平均スペクトル傾きのグループを決定するようになっていることを特徴とする音声認識装置。
The speech recognition apparatus according to claim 4 ,
The spectrum inclination correction means determines a group of average spectrum inclination to be used according to the amount of data of the first speaker related to the same phoneme as the phoneme of the recognition target first spectrum envelope stored in the first memory. A speech recognition apparatus characterized by being configured to be configured as described above.
請求項1乃至請求項3の何れか一つに記載の音声認識装置において、
上記音声認識手段は、上記周波数ワーピング関数を求めるに際して、上記抽出された第1スペクトル包絡あるいは第2スペクトル包絡の時系列を不特定話者音声認識方法によって認識し、認識結果の音声単位名を上記第1メモリ手段に送出するようになっていることを特徴とする音声認識装置。
The speech recognition apparatus according to any one of claims 1 to 3 ,
The speech recognition means recognizes the extracted time spectrum of the first spectrum envelope or the second spectrum envelope by the unspecified speaker speech recognition method when obtaining the frequency warping function, and the speech unit name of the recognition result is A speech recognition apparatus characterized by being sent to a first memory means .
請求項1に記載の音声認識装置において、
上記平均化手段は、平均値算出の対象となる周波数ワーピング関数間の線形変換を行なうことによって上記平均周波数ワーピング関数を算出するようになっていることを特徴とする音声認識装置。
The speech recognition device according to claim 1 ,
The speech recognition apparatus according to claim 1, wherein the averaging means calculates the average frequency warping function by performing linear conversion between frequency warping functions to be averaged .
請求項7に記載の音声認識装置において、
上記周波数ワーピング関数は、上記第1スペクトル包絡と第2スペクトル包絡とを同一周波数帯域で複数チャネルに分割した際における上記第1 , 第2スペクトルのチャネルから成る平面上におけるDPパスに相当する格子点とその他の格子点とに異なる要素値が与えられたマトリクス状のデータ形式を有し、
上記周波数ワーピング関数間の線形変換は、上記平均値算出の対象となる周波数ワーピング関数に相当する複数のマトリクスにおける同一格子点の要素値の和を求め、得られた値を要素値とするマトリクスを上記平均周波数ワーピング関数とす
ことを特徴とする音声認識装置。
The speech recognition apparatus according to claim 7 .
The frequency warping function is a lattice point corresponding to a DP path on a plane composed of the first and second spectrum channels when the first spectrum envelope and the second spectrum envelope are divided into a plurality of channels in the same frequency band. A matrix-like data format in which different element values are given to other grid points,
The linear transformation between the frequency warping functions is obtained by calculating a sum of element values of the same lattice points in a plurality of matrices corresponding to the frequency warping function to be the average value calculation, and using the obtained values as element values. speech recognition apparatus according to claim to Rukoto and the average frequency warping function.
請求項8に記載の音声認識装置において、
上記スペクトル包絡変換手段は、上記第2スペクトル包絡のある周波数帯域における強度に変換する場合には、使用する平均周波数ワーピング関数のマトリクスにおける上記第2スペクトル包絡の該当チャネルに関する行または列の格子点において、各格子点の要素値と当該格子点に対応する上記第1スペクトル包絡のチャネルにおける強度との積和を求め、この積和の値を上記第2スペクトル包絡の当該周波数帯域における強度とすることを特徴とする音声認識装置。
The speech recognition apparatus according to claim 8.
In the case where the spectrum envelope converting means converts the intensity into a frequency band having the second spectrum envelope, at the grid point of the row or column relating to the corresponding channel of the second spectrum envelope in the matrix of the average frequency warping function to be used. The product sum of the element value of each lattice point and the intensity in the channel of the first spectrum envelope corresponding to the lattice point is obtained, and the value of this product sum is set as the intensity in the frequency band of the second spectrum envelope. A voice recognition device characterized by the above.
請求項1乃至請求項3の何れか一つに記載の音声認識装置において、
上記第1話者は複数居り、
上記第1話者および第2話者の音声を波形分析して韻律情報を抽出する波形分析手段と、
上記周波数ワーピング関数を求める学習モード時には、複数の既知話者の音声から抽出された上記韻律情報およびスペクトル包絡を、各話者のラベルを付与して音声標準パターンとして登録する一方、不特定話者の音声を認識する認識モード時には、認識対象話者の音声から抽出された上記韻律情報およびスペクトル包絡に基づいて、上記登録された音声標準パターンを用いて上記認識対象話者を認識し、認識結果の話者名を出力する話者認識手段を備えて、
上記スペクトル変換手段およびスペクトル傾き補正手段は、上記認識モード時に、上記話者認識手段からの話者名に関する上記周波数ワーピング関数または第1スペクトル傾きを読み出すようになっていることを特徴とする音声認識装置。
The speech recognition apparatus according to any one of claims 1 to 3 ,
There are multiple first speakers,
Waveform analysis means for extracting the prosodic information by performing waveform analysis on the voices of the first speaker and the second speaker;
In the learning mode for obtaining the frequency warping function, the prosodic information and spectrum envelope extracted from the speech of a plurality of known speakers are registered as speech standard patterns with each speaker's label, while unspecified speakers In the recognition mode for recognizing the speech of the recognition target speaker, the recognition target speaker is recognized using the registered speech standard pattern based on the prosodic information and the spectrum envelope extracted from the speech of the recognition target speaker. A speaker recognition means for outputting the speaker name of
It said spectrum transformation unit and the spectral tilt compensation means, the recognition mode, speech recognition, characterized that you have made to read the frequency warping function or the first spectral tilt related talker name from the speaker recognition unit apparatus.
請求項1乃至請求項3の何れか一つに記載の音声認識装置において、
上記音声認識手段は、上記スペクトル包絡変換手段によって得られた正規化済みスペクトル包絡から抽出された標準パターンを用いて、不特定話者音声認識方法によって音声認識を行うようになっていることを特徴とする音声認識装置。
The speech recognition apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The speech recognition means performs speech recognition by an unspecified speaker speech recognition method using a standard pattern extracted from the normalized spectrum envelope obtained by the spectrum envelope conversion means. Voice recognition device.
第1話者の声質での音声を第2話者の声質での音声に変換して話者正規化する音声認識装置であって、
上記第1話者が発声した第1音声から第1声道断面積を抽出する一方、第2話者が発声した第2音声から第2声道断面積を抽出する声道断面積抽出手段と、
上記抽出された第1声道断面積および第2声道断面積を、音声単位のラベルを付与して格納する第1メモリ手段と、
同一ラベルに関して、上記第1メモリに格納された上記第1声道断面積と第2声道断面積とに対して動的計画法を用いた非線形な声道軸伸縮マッチングを行って、両声道断面積の声道軸の対応付けを表わす声道軸ワーピング関数を求める非線形声道軸マッチング手段と、
上記声道軸ワーピング関数を、音声単位のラベルを付与して格納する第2メモリ手段と、
上記声道断面積抽出手段によって抽出された認識対象の第1声道断面積が入力されて、この認識対象第1声道断面積の音声単位と同じ音声単位名の声道軸ワーピング関数を上記第2メモリから読み出し、この読み出された声道軸ワーピング関数に基づいて、上記認識対象第1声道断面積を第2話者に関する声道断面積に変換する声道断面積変換手段と、
上記変換された正規化済み声道断面積に基づいて入力音声を認識する音声認識手段と、
上記第2メモリ手段に格納された声道軸ワーピング関数を上記ラベルに基づいて音素 , 類似音素 , 有声音区間 / 無声音区間および話者毎にグループ化し、各グループに属する声道軸ワーピング関数の平均値を算出し、得られた平均声道軸ワーピング関数を各グループ名のラベルを付与して上記第2メモリ手段に格納させる平均化手段を備えて、
上記声道断面積変換手段は、上記第1メモリに格納された上記認識対象第1声道断面積の音素と同じ音素に関する上記第1話者のデータの量に応じて決定されたグループの平均声道軸ワーピング関数を、上記声道軸ワーピング関数として用いるようになっている
ことを特徴とする音声認識装置。
A speech recognition device that normalizes a speaker by converting speech with the voice quality of the first speaker into speech with the voice quality of the second speaker ,
Vocal tract cross-sectional area extracting means for extracting a first vocal tract cross-sectional area from the first voice uttered by the first speaker and extracting a second vocal tract cross-sectional area from the second voice uttered by the second speaker; ,
First memory means for storing the extracted first vocal tract cross-sectional area and the second vocal tract cross-sectional area with a label of a voice unit;
For the same label, non-linear vocal tract expansion / contraction matching using dynamic programming is performed on the first vocal tract cross-sectional area and the second vocal tract cross-sectional area stored in the first memory, and both voices are obtained. A non-linear vocal tract axis matching means for obtaining a vocal tract axis warping function representing a correspondence between vocal tract axes of the tract cross-sectional area;
Second memory means for storing the vocal tract axis warping function with a label in units of speech;
The recognition target first vocal tract cross-sectional area extracted by the vocal tract cross-sectional area extraction means is input, and the vocal tract axis warping function having the same speech unit name as the speech unit of the recognition target first vocal tract cross-sectional area is described above. A vocal tract cross-sectional area conversion means for reading from the second memory and converting the recognition target first vocal tract cross-sectional area into a vocal tract cross-sectional area related to the second speaker based on the read vocal tract axis warping function;
Speech recognition means for recognizing input speech based on the converted normalized vocal tract cross-sectional area;
The vocal tract axis warping functions stored in the second memory means are grouped into phonemes , similar phonemes , voiced / unvoiced sections and speakers based on the labels, and the average of the vocal tract axis warping functions belonging to each group. An averaging means for calculating a value and adding the obtained average vocal tract axis warping function with a label of each group name and storing it in the second memory means,
The vocal tract cross-sectional area conversion means is an average of groups determined according to the amount of data of the first speaker related to the same phoneme as the phoneme of the recognition target first vocal tract cross-sectional area stored in the first memory. A speech recognition apparatus , wherein a vocal tract axis warping function is used as the vocal tract axis warping function .
第1話者の音声を第2話者の音声に変換して話者正規化する話者正規化機能を有する音声認識方法であって、
上記第1話者が発声した第1音声から第1スペクトル包絡を抽出する一方、第2話者が発声した第2音声から第2スペクトル包絡を抽出するステップと、
の音声単位名に関して、上記抽出された上記第1スペクトル包絡と第2スペクトル包絡とに対して動的計画法を用いた非線形な周波数伸縮マッチングを行って、両スペクトル包絡周波数軸の対応付けを表わす周波数ワーピング関数を求めるステップと、
認識対象の第1スペクトル包絡を抽出するステップと、
上記抽出された認識対象第1スペクトル包絡の音声単位と同じ音声単位名の周波数ワーピング関数に基づいて、上記認識対象第1スペクトル包絡を第2話者に関するスペクトル包絡に変換するステップと、
上記変換された正規化済みスペクトル包絡に基づいて入力音声を認識するステップと、
上記周波数ワーピング関数を上記ラベルに基づいて音素 , 類似音素 , 有声音区間 / 無声音区間および話者毎にグループ化し、各グループに属する周波数ワーピング関数の平均値を算出し、得られた平均周波数ワーピング関数に各グループ名のラベルを付与するステップを備えて、
上記認識対象第1スペクトル包絡を第2話者に関するスペクトル包絡に変換するステッ プは、上記認識対象第1スペクトル包絡の音素と同じ音素に関する上記抽出された第1話者のデータの量に応じて決定されたグループの平均周波数ワーピング関数を、上記周波数ワーピング関数として用いるようになっている
ことを特徴とする音声認識方法
A speech recognition method with a speaker normalization function for speaker normalization the voice is converted into voice of the second speaker of the first speaker,
Extracting a first spectral envelope from the first speech uttered by the first speaker, while extracting a second spectral envelope from the second speech uttered by the second speaker ;
Respect same speech unit name, performing a nonlinear frequency expansion matching using dynamic programming with respect to the above extracted the first spectral envelope and the second spectral envelope, corresponding frequency axis in both spectral envelope determining a frequency warping function representing Paste,
Extracting a first spectral envelope of a recognition target;
And converting on the basis of the frequency warping function with the same speech unit name and the extracted recognition target first spectral envelope of the speech unit, the recognition target first spectral envelope to the spectrum envelope about the second speaker,
Recognizing input speech based on the transformed normalized spectral envelope ;
The frequency warping function is grouped into phonemes , similar phonemes , voiced / unvoiced intervals and speakers based on the labels, and the average value of the frequency warping functions belonging to each group is calculated. Providing a label for each group name to
The recognition target first spectral envelope steps of converting the spectral envelope for the second speaker, depending on the amount of data of the first speaker of the extracted related to the same phoneme phoneme of said recognition target first spectral envelope The speech recognition method, wherein an average frequency warping function of the determined group is used as the frequency warping function .
請求項13に記載の音声認識方法において、
上記第1話者が発声した第1音声から第1スペクトル包絡の傾きを抽出する一方、上記第2話者が発声した第2音声から第2スペクトル包絡の傾きを抽出するステップと、
上記認識対象第1スペクトル包絡の音声単位と同じ音声単位名の第1スペクトル包絡の傾きと第2スペクトル包絡の傾きとの差に基づいて、上記変換された正規化済みスペクトル包絡の傾きを補正するステップを備えて、
上記入力音声を認識するステップにおいては上記傾き補正後の正規化済みスペクトル包絡を用いることを特徴とする音声認識方法。
Te speech recognition method smell of claim 13,
While the first speaker to extract the inclination of the first spectral envelope from a first speech uttered, comprising the steps of the second speaker to extract the inclination of the second spectral envelope from the second voice uttered,
Based on the difference between the slope of the first spectrum envelope and the slope of the second spectrum envelope having the same voice unit name as the speech unit of the recognition target first spectrum envelope, the slope of the converted normalized spectrum envelope is corrected. With steps ,
In the step of recognizing the input speech, the normalized spectral envelope after the inclination correction is used .
通信ネットワークを介して音声情報の交換が可能なユーザ端末とセンターシステムとを含む音声認識システムであって、
上記ユーザ端末には、
請求項1乃至請求項12の何れか一つに記載の音声認識装置と、
上記音声認識装置によって得られた入力音声に関する上記正規化済みスペクトル包絡あるいは上記正規化済み声道断面積を、上記通信ネットワークを介して上記センターシステムへ送信する送信制御手段を備える一方、
上記センターシステムには、
上記通信ネットワークを介して上記ユーザ端末から送信されてくる上記正規化済みスペクトル包絡あるいは上記正規化済み声道断面積を受信する制御部と、
上記正規化済みスペクトル包絡または上記正規化済み声道断面積に基づいて、上記音声認識装置への入力音声を認識する入力音声認識部を備えたことを特徴とする音声認識システム
A voice recognition system including a user terminal capable of exchanging voice information via a communication network and a center system,
In the user terminal,
A speech recognition device according to any one of claims 1 to 12,
While comprising transmission control means for transmitting the normalized spectrum envelope or the normalized vocal tract cross-sectional area related to the input speech obtained by the speech recognition device to the center system via the communication network,
In the center system,
A control unit that receives the normalized spectrum envelope or the normalized vocal tract cross-sectional area transmitted from the user terminal via the communication network;
A speech recognition system comprising: an input speech recognition unit that recognizes an input speech to the speech recognition device based on the normalized spectrum envelope or the normalized vocal tract cross-sectional area .
コンピュータを、
請求項1におけるスペクトル包絡抽出手段 , 非線形周波数軸スペクトルマッチング手段 , スペクトル包絡変換手段 , 音声認識手段 , 平均化手段と、請求項3におけるスペクトル傾き抽出手段 , スペクトル傾き補正手段と、請求項10における話者認識手段として機能させる話者正規化音声認識処理プログラムが記録されたことを特徴とするコンピュータ読出し可能なプログラム記録媒体
Computer
The spectrum envelope extraction means , nonlinear frequency axis spectrum matching means , spectrum envelope conversion means , speech recognition means , averaging means in claim 1, spectrum inclination extraction means , spectrum inclination correction means in claim 3, and story in claim 10 A computer-readable program recording medium on which a speaker normalized speech recognition processing program that functions as a person recognition means is recorded .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US9570093B2 (en) 2013-09-09 2017-02-14 Huawei Technologies Co., Ltd. Unvoiced/voiced decision for speech processing
CN111125432B (en) * 2019-12-25 2023-07-11 重庆能投渝新能源有限公司石壕煤矿 Video matching method and training rapid matching system based on same
CN118897887B (en) * 2024-10-08 2025-03-07 宏景科技股份有限公司 An efficient digital human interaction system integrating multimodal information

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