JPH0556512B2 - - Google Patents
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- JPH0556512B2 JPH0556512B2 JP61054500A JP5450086A JPH0556512B2 JP H0556512 B2 JPH0556512 B2 JP H0556512B2 JP 61054500 A JP61054500 A JP 61054500A JP 5450086 A JP5450086 A JP 5450086A JP H0556512 B2 JPH0556512 B2 JP H0556512B2
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- speech
- distance
- interval
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Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
この発明は音声信号処理方法、特に音声認識装
置における音声区間検出方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a speech signal processing method, and particularly to a speech segment detection method in a speech recognition device.
(従来の技術)
従来提案された音声区間検出法として、特開昭
60−114900号に開示されている方法がある。この
方法は雑音区間と音声区間とでのパワースペクト
ルの差を利用し、入力パワースペクトルから予め
登録された雑音パワースペクトルを減じた残りの
パワースペクトルの大きさに基づいて検出する方
法であつた。(Prior art) As a previously proposed speech interval detection method,
There is a method disclosed in No. 60-114900. This method makes use of the difference in power spectra between the noise section and the speech section, and detects based on the magnitude of the remaining power spectrum obtained by subtracting a pre-registered noise power spectrum from the input power spectrum.
以下、第2図を参照してこの従来の方法につき
簡単に説明する。 This conventional method will be briefly explained below with reference to FIG.
第2図は従来の音声区間検出方法の説明に供す
るブロツク図である。マイクロホン101で受音
された入力音声信号は低域、中域及び高域の各帯
域フイルタ102,103,104及びそれぞれ
の帯域用の整流平滑部105によつて各帯域の入
力パワーに分解される。この3つの入力パワーは
マルチプレクサ106を通り環境雑音学習部10
7及び環境雑音除去部108に入る。環境雑音学
習部107には予め学習されて騒音パワーが格納
されており、環境雑音除去部108ではこの騒音
パワーを読取つてきて入力パワーから騒音パワー
を減算する。この減算により残つた差パワースペ
クトルはエネルギーによる判定部109に入り、
エネルギー閾値メモリ110に予め設定されてい
る閾値とこの差パワースペクトルとが比較され、
第1回目の有音・無音判定が行われる。この判定
によつて有音と無音との区別が出来ない場合に
は、次段の統計的距離尺度による判定部111に
おいて、差パワースペクトルと標準パタンメモリ
112に予め格納してある有声子音・無声子音と
の間での距離計算を行つて音声に対する認識率の
良い音声認識を行うため、第2回目の有音・無音
の判定を行つている。 FIG. 2 is a block diagram for explaining a conventional voice section detection method. An input audio signal received by the microphone 101 is decomposed into input power for each band by low, middle, and high band filters 102, 103, and 104, and a rectifying and smoothing unit 105 for each band. . These three input powers pass through a multiplexer 106 to the environmental noise learning unit 10.
7 and the environmental noise removal unit 108 . The noise power learned in advance is stored in the environmental noise learning section 107, and the environmental noise removing section 108 reads this noise power and subtracts the noise power from the input power. The difference power spectrum remaining after this subtraction enters the energy determination unit 109,
This difference power spectrum is compared with a threshold value preset in the energy threshold memory 110,
The first sound/non-sound determination is performed. If it is not possible to distinguish between voiced and unvoiced by this determination, the next step, the statistical distance scale-based determination unit 111, uses the difference power spectrum and the voiced consonants and unvoiced consonants stored in the standard pattern memory 112 in advance. In order to perform speech recognition with a good recognition rate for speech by calculating the distance between the consonant and the consonant, a second utterance/non-speech determination is performed.
(発明が解決しようとする問題点)
しかしながら、この従来の音声区間検出方法に
よれば、雑音或いは騒音の測定時と音声検出時と
で雑音等の性質例えば雑音パワーが変化した場合
には、誤検出したり或いは検出性能が著しく低下
してしまうので、これを回避するためには判定の
基礎となる騒音パワー等を再度登録する必要があ
り、さらに音声に対する識別率のよい音声認識法
が必要であるという問題点があつた。(Problem to be Solved by the Invention) However, according to this conventional voice section detection method, if the nature of the noise, such as the noise power, changes between the time of noise or noise measurement and the time of voice detection, errors may occur. In order to avoid this, it is necessary to re-register the noise power, etc. that is the basis of the judgment, and a speech recognition method with a high discrimination rate for speech is also required. There was a problem.
この発明は上述した雑音の性質の変化及びパワ
ーの変動に対する弱点や雑音登録の必要性、さら
に音声に対する識別法が必要となるという問題点
を解決するために成されたものである。 The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems such as the weakness against changes in noise properties and power fluctuations, the need for noise registration, and the need for a voice identification method.
従つて、この発明の目的は高い雑音の下でも音
声区間が正確に検出出来、しかも雑音の変化や登
録を意識することなく用いることが出来る音声区
間検出方法を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for detecting a speech section that can accurately detect a speech section even under high noise and that can be used without being aware of noise changes or registration.
(問題点を解決するための手段)
この目的の達成を図るため、この発明の音声区
間検出方法においては次のような処理を含む。(Means for Solving the Problems) In order to achieve this objective, the voice section detection method of the present invention includes the following processing.
先ず、予め設定した一定フレーム長毎に入力特
徴パタン(入力信号の特徴を表わす特徴量の組の
ことをいう)を用いて音声区間候補と判定された
区間以外の時間区間を雑音区間と判定する処理を
有する。 First, time intervals other than the intervals determined to be voice interval candidates are determined to be noise intervals using an input feature pattern (referring to a set of feature values representing the characteristics of the input signal) for each predetermined frame length. Has processing.
この雑音区間内の入力特徴パタンを雑音の特徴
を代表する特性値の組、即ち雑音標準パタンとし
て学習する処理を含む。この場合例えばこの雑音
区間における入力特徴パタンを雑音の特徴量の組
(以下、雑音特徴パタンと称する)とし、この雑
音特徴パタンの平均的な形と平均的な変動幅の組
を上述した雑音標準パタンとして学習するのが好
適である。また、この雑音標準パタンの学習は、
好ましくは雑音の性質の変化例えばゆつくりとし
た変化に追従させながら雑音区間内に限つて学習
する(この学習を区間限定追従学習と称する)の
が良い。 It includes a process of learning the input feature pattern within this noise interval as a set of characteristic values representing the noise feature, that is, a noise standard pattern. In this case, for example, the input feature pattern in this noise interval is a set of noise feature amounts (hereinafter referred to as a noise feature pattern), and the set of the average shape and average variation width of this noise feature pattern is set as the above-mentioned noise standard. It is preferable to learn it as a pattern. In addition, learning this noise standard pattern is
Preferably, learning is performed only within the noise interval while following changes in the nature of the noise, such as gradual changes (this learning is referred to as interval-limited follow-up learning).
さらに、入力特徴パタン及び雑音標準パタン間
のパタン間距離と、閾値との大小関係に基づいて
前述の音声区間候補を音声区間として検出する処
理を含む。この場合、パタン間距離(以下、単に
距離と称する場合がある)の雑音区間内での平均
値と平均的な変動幅の組を、雑音時の距離を特徴
を代表する特性値の組(雑音時距離標準パタンと
称する)として区間限定追従学習するのが好適で
ある。また、この閾値を、好ましくは、得られた
雑音時距離標準パタンを基にして算出した値とす
るのが良い。 Furthermore, it includes a process of detecting the above-mentioned speech section candidate as a speech section based on the inter-pattern distance between the input feature pattern and the noise standard pattern and the magnitude relationship with a threshold value. In this case, the set of the average value and the average fluctuation range of the distance between patterns (hereinafter sometimes simply referred to as distance) within the noise interval is combined with the set of characteristic values representing the characteristic of distance during noise (noise It is preferable to perform section-limited follow-up learning as a time-distance standard pattern. Further, this threshold value is preferably a value calculated based on the obtained noise distance standard pattern.
さらに具体的に述べると、この閾値は、この閾
値をTとし、雑音区間におけるパタン間距離の推
定平均値をD^及び推定平均偏差をE^とし及び任意
の定数をCとした時、
T=D^+CE^
の式に従つて算出するのが好適である。 To be more specific, this threshold value is defined as T = where T is the threshold value, D^ is the estimated average value of the distance between patterns in the noise interval, E^ is the estimated average deviation, and C is an arbitrary constant. It is preferable to calculate according to the formula D^+CE^.
また、雑音標準パタンの学習法は、具体的に
は、離散的時間をiとし、入力特徴パタンに対す
る学習の対象となる特性値をfiとし、雑音標準パ
タン内の特性値をF^iとし及び定数KをK>1とし
た時、雑音区間内では
F^i={(K−1)F^i-1/K}+fi/K
及び音声区間内では
F^i=F^i-1
の式に従つてそれぞれ計算する学習法とするのが
好適である。 In addition, in the learning method of the noise standard pattern, specifically, let the discrete time be i, the characteristic value to be learned for the input feature pattern be f i , and the characteristic value in the noise standard pattern be F^ i . and constant K is set to K>1, then in the noise section F^ i = {(K-1)F^ i-1 /K} + f i /K and in the speech interval F^ i = F^ i- It is preferable to use a learning method in which each calculation is performed according to formula 1 .
また、雑音時距離標準パタンの学習法は、好ま
しくは、離散的な時間をiとし、パタン間距離に
対する学習の対象となる特性値をgiとし、雑音時
距離標準パタン内の特性値をG^iとし及び定数Lを
L>1なる定数とした時、雑音区間内では
G^i={(L−1)G^i-1/L}+gi/L
及び音声区間内では
G^i=G^i-1
の式に従つてそれぞれ計算する学習法とするのが
良い。 Further, in the learning method of the distance standard pattern in noise, preferably, a discrete time is i, a characteristic value to be learned for the inter-pattern distance is g i , and a characteristic value in the distance standard pattern in noise is G. ^ i and the constant L is a constant L > 1, then in the noise interval G^ i = {(L-1)G^ i-1 /L} + g i /L and in the speech interval G^ i It is best to use a learning method that calculates each according to the formula = G^ i-1 .
上述した雑音標準パタン及び雑音時距離標準パ
タンの学習によれば、新たに雑音を学習する必要
が無く音声区間を正確に検出出来る。 According to the above-described learning of the noise standard pattern and the noise distance standard pattern, there is no need to newly learn noise, and speech sections can be detected accurately.
さらに、前述の判定を行うに当つて、パタン間
距離と閾値との大小関係の比較に加えて、音声の
発声長に関する種々の特徴を満足する上述の判定
により得られた音声区間候補を本来の音声区間と
判定して検出するのが好適である。このようにす
れば、パルス状の雑音に対しても音声の発生長に
関する特徴を用いたために誤動作せずに、音声区
間の検出が出来ると共に、新たな雑音源が発生し
た場合にも、音声区間よりも長く継続している場
合にはこれを学習でき、再度、音声の検出が可能
な状態に戻り、正確に音声区間を検出出来る。 Furthermore, in performing the above-mentioned judgment, in addition to comparing the magnitude relationship between the distance between patterns and the threshold value, the speech interval candidates obtained by the above-mentioned judgment that satisfy various characteristics regarding the utterance length of the speech are compared with the original one. It is preferable to detect it by determining that it is a voice section. In this way, even in the case of pulse-like noise, the voice section can be detected without malfunctioning because the characteristics related to the voice generation length are used, and even when a new noise source occurs, the voice section can be detected. If it continues for a longer time than that, it can learn this and return to the state where it can detect the voice again, and the voice section can be detected accurately.
この場合、音声の発声長に関する特徴として例
えば、
(a) パタン間距離が閾値よりも大きくなつた時間
が約40ms以上であること、
(b) パタン間距離が閾値よりも小さくなつた時間
が約400ms以下であること及び
(c) 約4秒以上連続して発声される単語は無いこ
と
とすることが出来る。この場合、音声区間候補が
上述の(a)及び(b)の特徴及び(c)の特徴の少なくとも
一方を満足する場合に音声区間であると判定す
る。 In this case, the characteristics regarding the utterance length of the voice include (a) the time during which the distance between patterns became larger than the threshold value is approximately 40 ms or more; (b) the time during which the distance between patterns became smaller than the threshold value is approximately (c) No words may be uttered continuously for more than approximately 4 seconds. In this case, if the speech section candidate satisfies at least one of the above-mentioned features (a) and (b) and feature (c), it is determined that the speech section candidate is a speech section.
また、上述した閾値との大小関係に基づいて音
声区間として検出されなかつた音声区間候補を雑
音区間と判定する処理を含むのが好適である。 Further, it is preferable to include a process of determining a speech segment candidate that is not detected as a speech segment as a noise segment based on the magnitude relationship with the above-mentioned threshold value.
(作用)
このように構成すれば、音声入力信号区間から
音声区間候補と雑音区間とを検出し、雑音区間内
で学習を行い、パタン間距離と閾値との大小関係
で音声区間候補を音声区間又は雑音区間として判
定する方法であるので、特別な雑音学習の時間を
設ける必要が無く、また、従来のような特別の認
識法は必要無く、しかも、音声区間を正確に検出
出来る。(Function) With this configuration, a speech section candidate and a noise section are detected from the speech input signal section, learning is performed within the noise section, and the speech section candidate is divided into speech sections based on the magnitude relationship between the distance between patterns and the threshold value. Alternatively, since it is a method of determining a speech section as a noise section, there is no need to set aside special noise learning time, and there is no need for a special recognition method as in the past, and moreover, the speech section can be detected accurately.
(実施例)
以下、図面を参照してこの発明の音声区間検出
方法の実施例につき説明する。(Embodiments) Hereinafter, embodiments of the voice section detection method of the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図はこの発明の音声区間検出方法の実施例
の説明に供する、装置の構成を示すブロツク図で
あり、先ず、この装置の構成と基本的な処理につ
き簡単に説明する。 FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an apparatus for explaining an embodiment of the voice section detection method of the present invention. First, the configuration and basic processing of this apparatus will be briefly explained.
第1図において、201は入力端子で、この入
力端子201には音声入力信号Iが入力される。
この音声入力信号Iは例えば4kHzの低域通過フ
イルタ202を通過した後、次段の回路203に
おいて例えば10kHzのサンプリング周波数でサン
プルホールドし、A/D変換されてデイジタル音
声データD1に変換されて出力され、次の前処理
用信号処理プロセツサ204に送られる。 In FIG. 1, 201 is an input terminal, and an audio input signal I is input to this input terminal 201.
This audio input signal I passes through a low-pass filter 202 of, for example, 4kHz, is sampled and held at a sampling frequency of, for example, 10kHz in the next stage circuit 203, is A/D converted, is converted into digital audio data D1, and is output. The signal is then sent to the next preprocessing signal processing processor 204.
この前処理用信号処理プロセツサ204によつ
て音声データD1に対して中心周波数250Hzから
4.0kHzまでを1/5オクターブ間隔で20チヤネルの
Q=6,IIR型単共振デイジタルバンドパスフイ
ルタ群の計算を行い、その出力の絶対値を例えば
128点ずつ加算平均して得られた信号を入力特徴
パタンD2として音声区間検出音声認識用マイク
ロプロセツサ205に送られる。 This preprocessing signal processing processor 204 processes the audio data D1 from a center frequency of 250 Hz.
Calculate a group of 20 channels of Q = 6, IIR type single resonant digital bandpass filters up to 4.0kHz at 1/5 octave intervals, and calculate the absolute value of the output as follows:
The signal obtained by averaging each 128 points is sent to the speech section detection speech recognition microprocessor 205 as an input feature pattern D2.
この音声区間検出音声認識用マイクロプロセツ
サ205においては後述するような種々の処理を
行つて音声区間を検出しかつ音声認識処理を行つ
てその認識結果Rを出力端子206に出力させ
る。 The voice section detection voice recognition microprocessor 205 performs various processes as described below to detect a voice section, performs voice recognition processing, and outputs the recognition result R to an output terminal 206.
次に、第1図のブロツク図及び第3図の処理の
流れ図を参照してこの発明の音声区間検出処理の
実施例の概略を説明する。尚、この流れ図におい
て処理ステツプをSで示す。 Next, an outline of an embodiment of the voice section detection process of the present invention will be explained with reference to the block diagram of FIG. 1 and the process flowchart of FIG. 3. In this flowchart, the processing steps are indicated by S.
先ず、この装置を始動させて処理動作をスター
トさせる(S1)。 First, this device is started to start processing operations (S1).
次に各種の変数の初期設定を行い(S2)、然る
後、入力端子201で音声入力信号Iを受信する
(S3)。 Next, various variables are initialized (S2), and then the audio input signal I is received at the input terminal 201 (S3).
この音声入力信号Iは回路203において音声
データD1に変換されて出力され、信号処理プロ
セツサ204において入力信号の特徴抽出が行わ
れる。 This audio input signal I is converted into audio data D1 in a circuit 203 and output, and a signal processing processor 204 extracts the characteristics of the input signal.
ここで、入力特徴パタンは、例えば、約13ms
を1フレームとした20個(チヤネル数)の数値と
して得られ、i番目のフレームのj番目のチヤネ
ルの特徴量の値をxj,iとする。 Here, the input feature pattern is, for example, about 13ms
is obtained as 20 numerical values (the number of channels) where one frame is taken as x j,i, and the value of the feature amount of the j-th channel of the i-th frame is x j,i .
次に、この入力特徴パタンと、雑音標準パタン
との間のパタン間距離Diを計算する(S5)。 Next, the inter-pattern distance D i between this input feature pattern and the noise standard pattern is calculated (S5).
この計算に当り、i番目のフレームの閾値Tiは
直前のi−1番目のフレームの音声区間検出処理
で既に求められているとする。この実施例におい
ては、先ず、この入力特徴パタンを用い音声区間
候補を判定し、残りの区間を雑音区間と判定す
る。この雑音区間の入力特徴パタンである雑音標
準パタンを各チヤネルにおける特徴量の平均値と
平均偏差とで表わすとする。雑音標準パタンを雑
音の性質のゆつくりとした変化に追従させながら
雑音区間内に限つて、i−1番目のフレームま
で、学習(区間限定追従学習)させることによつ
て得られたj番目のチヤネルの雑音標準パタンと
しての平均値を特性値A^j,iとし、平均偏差を特性
値O^j,iとする。この場合、i番目のフレームにお
ける雑音標準パタンと入力特徴パタンとの間のパ
タン間距離Diは次式で計算する。 In this calculation, it is assumed that the threshold value T i of the i-th frame has already been determined in the voice section detection process of the immediately preceding (i-1)-th frame. In this embodiment, first, voice section candidates are determined using this input feature pattern, and the remaining sections are determined to be noise sections. Assume that the noise standard pattern, which is the input feature pattern of this noise section, is expressed by the average value and average deviation of the feature amounts in each channel. The j-th frame obtained by learning the noise standard pattern up to the i-1th frame within the noise interval while following slow changes in the nature of the noise (limited interval tracking learning). Let the average value of the channel noise standard pattern be the characteristic value A^ j,i , and the average deviation be the characteristic value O^ j,i . In this case, the inter-pattern distance D i between the noise standard pattern and the input feature pattern in the i-th frame is calculated using the following equation.
Di=20
〓j=1
{L(xj,i−A^j,i-1)}/O^j,i-1
但し、L(x)はランプ関数であり、次式で与
えられる。D i = 20 〓 j=1 {L(x j,i −A^ j,i-1 )}/O^ j,i-1 However, L(x) is a ramp function and is given by the following formula .
L(x)=0 (x<0)
x (x≧0)
次に、この距離Diと、i−1番目のフレームま
でに学習された雑音時距離標準パタンから計算さ
れたi番目のフレームの閾値Tiとを比較し、次の
ような音声の発声長に関する種々の特徴を基準と
した音声区間の判定を行う(S6)。 L( x )=0 (x<0) is compared with a threshold value T i , and the speech section is determined based on various characteristics related to the length of speech utterance, such as the following (S6).
距離Diが閾値Tiよりも大である区間が3フレ
ーム(約40ms)以上続いた場合には、その区
間を音声区間候補とする。 If a section in which the distance D i is greater than the threshold T i continues for three frames (approximately 40 ms) or more, that section is selected as a speech section candidate.
音声区間候補の終端から30フレーム(約
400ms)以上にわたつて距離Diが閾値Tiよりも
小さければ、その音声区間候補を音声区間と判
定する。 30 frames (approx.
If the distance D i is smaller than the threshold T i for a period of 400 ms or more, the speech section candidate is determined to be a speech section.
距離Diが閾値Tiよりも大である区間が300フ
レーム(約4s)以上続いた場合或いは前述の基
準及びに該当しない場合は全て雑音区間と
判定する。 If an interval in which the distance D i is greater than the threshold value T i continues for 300 frames (approximately 4 seconds) or more, or if the interval does not meet the above-mentioned criteria, it is determined that the interval is a noise interval.
このような基準〜に基づく判定の結果をも
とにして、次のi+1番目のフレームの閾値Ti+1
を求めるために雑音時距離標準パタンを区間限定
追従学習する。この学習は雑音の性質の変化に追
従する形の学習法で行う。以下、この学習法につ
き説明する。 Based on the result of the determination based on such criteria ~, the threshold value T i+1 of the next i+1th frame is determined.
In order to find the distance standard pattern during noise, limited tracking learning is performed. This learning is performed using a learning method that follows changes in the characteristics of the noise. This learning method will be explained below.
最初に、i番目のフレームが雑音区間の一部分
であると判定された場合につき説明する。この場
合には、この判定データが最新の雑音データであ
るとして雑音標準パタン及び雑音時距離標準パタ
ンを更新して学習を行う。この更新は次式に従つ
て行う。 First, a case will be described in which it is determined that the i-th frame is part of a noise interval. In this case, learning is performed by updating the noise standard pattern and the noise distance standard pattern assuming that this determination data is the latest noise data. This update is performed according to the following formula.
離散的時間をi(フレーム番号と等しい)とし、
入力特徴パタンに対する学習の対象となる特性値
をfiとし、パタン間距離に対する学習の対象とな
る特性値をgiとし、雑音標準パタン内の特性値を
F^iとし、雑音時距離標準パタン内の特性値をG^iと
し、定数K及びLをK>1及びL>1とそれぞれ
した時、
雑音区間内での特性値F^iは
F^i={(K−1)F^i-1/K}+fi/K
同区間内での特性値G^iは、
G^i={(L−1)G^i-1/L}+gi/L
である。従つて、雑音標準パタンの具体的な特性
値A^j,i及びO^j,iで表わすと、
A^j,i={(K1−1)A^j,i-1/K1}+xj,i/K1
但しK1>1
O^j,i={(K2−1)O^j,i-1/K2}+|xj,i−A^j,i-1
|/K2
但しK2>1
となり、雑音時距離標準パタンの具体的な特性値
D^i(D^iはi番目のフレームまでの雑音区間におけ
るパタン間距離の平均値)及びE^i(E^iはi番目の
フレームまでの雑音区間におけるパタン間距離の
平均偏差)で表わすと
D^i={(K3−1)D^i-1/K3}+Di/K3
但しK3>1
E^i={(K4−1)E^i-1/K4}+|Di−D^i-1|/K4
但しK4>1
K1〜K4は学習の追従性を定める任意の定数で
経験的に定められ、これが小さくなるほど雑音の
速い変動に対応出来るようになる。しかし、この
定数が小さすぎる場合には、発声がゆるやかに始
まる音声を雑音と判定してしまう。 Let the discrete time be i (equal to the frame number),
The characteristic value to be learned for the input feature pattern is f i , the characteristic value to be learned for the inter-pattern distance is g i , and the characteristic value in the noise standard pattern is
When F^ i is the characteristic value within the standard distance pattern during noise, G^ i is the characteristic value within the noise distance standard pattern, and the constants K and L are K>1 and L>1, respectively, the characteristic value F^ i within the noise interval is F^ i = {(K-1)F^ i-1 /K} + f i /K The characteristic value G^ i in the same interval is G^ i = {(L-1)G^ i-1 /L} +g i /L. Therefore, when expressing the specific characteristic values A^ j,i and O^ j,i of the noise standard pattern, A^ j,i = {(K 1 -1) A^ j,i-1 /K 1 }+x j,i /K 1However , K 1 >1 O^ j,i = {(K 2 −1)O^ j,i-1 /K 2 }+|x j,i −A^ j,i- 1
|/K 2 However, K 2 > 1, and the specific characteristic value of the distance standard pattern during noise
D^ i (D^ i is the average value of the distance between patterns in the noise interval up to the i-th frame) and E^ i (E^ i is the average deviation of the distance between patterns in the noise interval up to the i-th frame). Expressed as D^ i = {(K 3 -1) D^ i-1 /K 3 } + D i /K 3 where K 3 > 1 E^ i = {(K 4 -1) E^ i-1 /K 4 }+|D i −D^ i-1 |/K 4 However, K 4 > 1 K 1 to K 4 are arbitrary constants that determine the followability of learning and are determined empirically, and the smaller this is, the faster the noise fluctuations. Be able to respond to However, if this constant is too small, speech that begins slowly will be determined to be noise.
次に、i番目のフレームが音声区間候補である
と判定された場合につき説明する。この場合に
は、雑音標準パタン及び雑音時距離標準パタンの
更新を行わない。従つて、雑音標準パタンの場合
には、F^i=F^i-1であり、これを具体的な特性値で
表わすと
A^j,i=A^j,i-1
O^j,i=O^j,i-1
であり、また、雑音時距離標準パタンの場合にG^i
=G^i-1であり、これを具体的な特性値で表わすと
D^i=D^i-1
E^i=E^i-1
である。 Next, a case will be described in which it is determined that the i-th frame is a voice section candidate. In this case, the noise standard pattern and the noise distance standard pattern are not updated. Therefore, in the case of the noise standard pattern, F^ i = F^ i-1 , and expressing this in concrete characteristic values, A^ j,i = A^ j,i-1 O^ j, i = O^ j,i-1 , and in the case of the noise distance standard pattern, G^ i
= G^ i-1 , and when expressed in concrete characteristic values, D^ i = D^ i-1 E^ i = E^ i-1 .
音声区間候補が音声区間と判定されず雑音区間
と判定された場合には、それ以前のフレームにさ
かのぼつて学習を行う。 If the speech section candidate is not determined to be a speech section but is determined to be a noise section, learning is performed retroactively to previous frames.
次に、上述した雑音時距離標準パタンを基いて
次のi+1番目のフレームに対する閾値Ti+1を定
める(S8)。この閾値Ti+1は特性値D^iとE^iとを用
いて次式で計算する。 Next, a threshold value T i+1 for the next i+1th frame is determined based on the noise distance standard pattern described above (S8). This threshold T i+1 is calculated by the following formula using the characteristic values D^ i and E^ i .
Ti+1=D^i+CE^i
ここで、Cは安全率をみこした定数で、大きく
なるほど検出感度が低くなる代りに、雑音に対す
る誤検出の可能性が少なくなる。 T i+1 = D^ i + CE^ i Here, C is a constant that takes into account the safety factor, and the larger it becomes, the lower the detection sensitivity becomes, but the possibility of false detection due to noise decreases.
このようにして、i番目のフレームついて音声
区間が検出されたかを判断し、(S9)、検出され
ていない場合には処理ステツプS3に戻り同様な
処理を繰り返し行う。また、検出がされている場
合には、この検出された音声区間に対して音声認
識を行い(S10)、次に、所望の音声認識が終了
したかを判定し(S11)、終了している場合には
この処理がエンド(S12)となる。ここで、上述
した処理ステツプS5〜S11を音声区間検出、音声
認識用マイクロプロセツサ205で行う。 In this way, it is determined whether a voice section has been detected for the i-th frame (S9), and if it has not been detected, the process returns to step S3 and the same process is repeated. In addition, if a detection has been made, speech recognition is performed on the detected speech section (S10), and then it is determined whether the desired speech recognition has been completed (S11), and whether the desired speech recognition has been completed is determined. In this case, this process becomes the end (S12). Here, the above-mentioned processing steps S5 to S11 are performed by the voice section detection and voice recognition microprocessor 205.
第4図はこの発明の実施例において、雑音下で
発声された音声「トツキヨ」に対する各変数の推
移を対数表示で示す図である。この図での入力特
徴パタンの総和は実験で得られたソナーグラムの
多チヤネルにおけるスペクトル強度の和を取つた
ものである。同図において、横軸を時間すなわち
フレームを取り、縦軸は相対的な大きさを対数で
取つて示してある。曲線Iは入力特徴パタンの総
和例えば20
〓j=1
xj,iを示し、曲線はパタン間距離Di
を示し及び曲線は閾値Tiを示している。この実
験データから理解出来るように、閾値Tiは雑音区
間(1〜20番目のフレーム)における距離Diの変
化に応じて変化しており、音声区間内では一定値
となつている。また、距離Diの変化は入力特徴パ
タンの総和よりも変化が大きく、区間検出に用い
ることが有効であることがわかる。尚、検出され
た音声区間の始端と終端とを長い目盛で示してあ
り、雑音下でも正確に音声区間が検出されること
がわかる。 FIG. 4 is a logarithmic diagram showing the transition of each variable for the voice "Totsukiyo" uttered under noise in the embodiment of the present invention. The sum of input feature patterns in this figure is the sum of spectral intensities in multiple channels of sonargrams obtained in experiments. In the figure, the horizontal axis represents time, that is, frames, and the vertical axis represents relative size logarithmically. Curve I indicates the sum of input feature patterns, for example, 20 〓 j=1 x j,i , and the curve indicates the distance between patterns D i
and the curve shows the threshold T i . As can be understood from this experimental data, the threshold value T i changes according to the change in the distance D i in the noise section (1st to 20th frames), and remains constant within the speech section. Furthermore, it can be seen that the change in distance D i is larger than the total sum of input feature patterns, and that it is effective to use it for section detection. Note that the start and end of the detected voice section are indicated by long scales, and it can be seen that the voice section can be detected accurately even under noise.
(発明の効果)
上述した説明から明らかなように、この発明に
よれば、特別な雑音学習の時間を設ける必要な
く、また、雑音の性質がゆつくりと変化している
場合にはこれに追従して学習を行うために、新た
に雑音を学習する必要なく、音声区間を正確に検
出出来る。(Effects of the Invention) As is clear from the above description, according to the present invention, there is no need to provide a special time for noise learning, and if the nature of the noise changes slowly, it can be followed. Since the system performs learning based on the noise, it is possible to accurately detect speech intervals without the need to newly learn noise.
また、パルス状の雑音に対しても音声の発声長
に関する特徴を用いて検出を行うので、誤動作せ
ずに音声区間のみを検出出来る。 In addition, since pulse-like noise is detected using characteristics related to the length of speech, only speech sections can be detected without malfunction.
さらに、新たな雑音源が発声した場合にも受容
すべき単語音声区間よりも長く継続している場合
には、これを学習し、再度音声の検出が可能な状
態に戻る。 Furthermore, even when a new noise source utters, if it continues longer than the word speech section to be accepted, this is learned and the state returns to a state where speech can be detected again.
また、この発明の方法によれば、従来の方法で
は必要であつたような特別な音声認識法は用い
ず、従つてこの発明の方法を実施するための装置
化が簡単かつ容易となる。 Further, according to the method of the present invention, a special speech recognition method that is required in the conventional method is not used, and therefore, it is simple and easy to implement the method of the present invention.
このような効果を奏するので、この発明は音声
認識装置における音声区間検出装置とか、或い
は、音声による通信装置において音声区間のみを
伝送することによる伝送情報圧縮装置、その他の
音声区間の検出を行つている装置に応用して好適
である。 In order to achieve such effects, the present invention provides a voice section detection device in a speech recognition device, a transmission information compression device for transmitting only the voice section in a voice communication device, and other methods for detecting voice sections. It is suitable for application to devices in which
第1図はこの発明の音声区間検出方法の説明に
供する装置の概略を示すブロツク図、第2図は従
来の音声区間検出方法の説明に供する装置を示す
ブロツク図、第3図はこの発明の音声区間検出方
法の一実施例を説明するための処理の流れ図、第
4図はこの発明の音声区間検出方法の一実施例の
説明に供する実験結果を示す図である。
201……入力端子、202……ローパスフイ
ルタ、203……サンプルホールド、A/D変換
器、204……前処理用信号処理プロセツサ、2
05……音声区間検出、音声認識用マイクロプロ
セツサ、206……出力端子。
FIG. 1 is a block diagram showing an outline of a device used to explain the speech period detection method of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing a device used to explain the conventional speech period detection method, and FIG. FIG. 4 is a flowchart of a process for explaining one embodiment of the speech interval detection method. FIG. 4 is a diagram showing experimental results for explaining one embodiment of the speech interval detection method of the present invention. 201...Input terminal, 202...Low pass filter, 203...Sample hold, A/D converter, 204...Preprocessing signal processing processor, 2
05... Microprocessor for speech section detection and speech recognition, 206... Output terminal.
Claims (1)
号の特徴を表わす特徴量の組を入力特徴パタンと
し、該入力特徴パタンを用いて音声の区間検出を
行うに当り、 (a) 音声区間候補と判定された区間以外の時間区
間を雑音区間と判定する処理と、 (b) 該雑音区間内で雑音の特徴を代表する特性値
の組を雑音標準パタンとして学習する処理と、 (c) 前記入力特徴パタン及び雑音標準パタン間の
パタン間距離と、閾値との大小関係に基づいて
前記音声区間候補を音声区間として検出する処
理とを含み 前記雑音標準パタンの学習は、雑音の性質の変
化に追従させる学習法で、行う ことを特徴とする音声区間検出方法。 2 前記閾値は、前記雑音区間内で雑音時の前記
パタン間距離の特徴を代表する特性値の組を雑音
時距離標準パタンとして学習し、得られた当該雑
音時距離標準パタンを基にして算出した値とする
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の音
声区間検出方法。 3 前記閾値は、該閾値をTとし、前記雑音区間
における前記パタン間距離の推定平均値をD及び
推定平均偏差をEとし及び任意の定数をCとした
時、 T=D^+CE^ の式に従つて算出することを特徴とする特許請求
の範囲第2項記載の音声区間検出方法。 4 前記雑音標準パタンの学習法は離散的時間を
iとし、前記入力特徴パタンに対する学習の対象
となる特性値をfiとし、前記雑音標準パタン内の
特性値をF^iとし及び定数KをK>1とした時、 雑音区間内は F^i={(K−1)F^i-1/K}+fi/K 及び音声区間内は F^i=F^i-1 の式に従つてそれぞれ計算する学習法としたこと
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の音声区
間検出方法。 5 前記雑音時距離標準パタンの学習は、雑音の
性質の変化に追従させる学習法で、行うことを特
徴とする特許請求の範囲第2項記載の音声区間検
出方法。 6 前記雑音時距離標準パタンの学習法は離散的
な時間をiとし、前記パタン間距離に対する学習
の対象となる特性値をgiとし、前記雑音時距離標
準パタン内の特性値をG^iとし及び定数LをL>1
なる定数とした時、 雑音区間内 G^i={(L−1)G^i-1/L}+gi/L 及び音声区間内は G^i=G^i-1 の式に従つてそれぞれ計算する学習法としたこと
を特徴とする特許請求の範囲第5項記載の音声区
間検出方法。 7 前記パタン間距離と前記閾値との大小関係に
基づく音声区間の検出は、該パタン間距離と該閾
値との比較に加えて、前記音声の発声長に関する
特徴により前記音声区間候補を音声区間として検
出することを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の音声区間検出方法。 8 前記音声の発声長に関する特徴は (a) 前記パタン間距離が閾値よりも大きくなつた
時間が約40ms以上であること、 (b) 前記パタン間距離が閾値よりも小さくなつた
時間が約400ms以下であること及び (c) 約4秒以上連続して発声される単語は無いこ
と とし、前記音声区間候補が前記(a)及び(b)の特徴及
び前記(c)の特徴の少なくとも一方を満足する場合
に音声区間であると判定することを特徴とする特
許請求の範囲第7項記載の音声区間検出方法。 9 前記閾値との大小関係に基づいて音声区間と
して検出されなかつた音声区間候補を雑音区間と
判定する処理を含むことを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の音声区間検出方法。[Claims] 1. A set of feature values representing characteristics of an input audio signal for each preset constant frame length is used as an input feature pattern, and when detecting a speech section using the input feature pattern, (a ) a process of determining a time interval other than the interval determined to be a speech interval candidate as a noise interval; (b) a process of learning a set of characteristic values representative of noise characteristics within the noise interval as a noise standard pattern; (c) a process of detecting the speech segment candidate as a speech segment based on the inter-pattern distance between the input feature pattern and the noise standard pattern, and the magnitude relationship with a threshold; A speech interval detection method characterized in that it is performed using a learning method that follows changes in characteristics. 2. The threshold value is calculated based on the obtained distance standard pattern during noise by learning a set of characteristic values representative of the characteristics of the distance between patterns during noise within the noise interval as a standard distance pattern during noise. 2. The voice section detection method according to claim 1, wherein the voice interval detection method is set to a value of . 3 The threshold value is expressed by the formula T=D^+CE^, where the threshold value is T, the estimated average value of the distance between the patterns in the noise interval is D, the estimated average deviation is E, and an arbitrary constant is C. 3. The voice section detection method according to claim 2, wherein the voice section detection method is calculated according to the following. 4. The learning method for the noise standard pattern is such that the discrete time is i, the characteristic value to be learned for the input feature pattern is f i , the characteristic value within the noise standard pattern is F^ i , and the constant K is When K > 1, within the noise section, F^ i = {(K-1)F^ i-1 / K} + f i /K, and within the voice section, the formula is F^ i = F^ i-1. The speech interval detection method according to claim 1, characterized in that a learning method is used in which each calculation is performed separately. 5. The speech interval detection method according to claim 2, wherein the learning of the noise distance standard pattern is performed by a learning method that follows changes in the characteristics of the noise. 6. The learning method for the noise distance standard pattern is such that the discrete time is i, the characteristic value to be learned for the inter-pattern distance is g i , and the characteristic value in the noise distance standard pattern is G^ i. and the constant L is L>1
According to the formula G^ i = {(L-1)G^ i-1 /L} + g i /L in the noise interval and G^ i = G^ i-1 in the voice interval, 6. The speech interval detection method according to claim 5, characterized in that a learning method is used in which each calculation is performed. 7. Detection of a speech section based on the magnitude relationship between the distance between the patterns and the threshold value includes comparing the distance between the patterns with the threshold value, and also detecting the speech section candidate as a speech section based on the characteristics related to the utterance length of the speech. 2. A voice section detection method according to claim 1, wherein the voice section detection method comprises: detecting a voice section; 8. The characteristics regarding the utterance length of the voice are (a) the time during which the distance between the patterns becomes larger than the threshold value is approximately 40 ms or more, and (b) the time during which the distance between the patterns becomes smaller than the threshold value is approximately 400 ms. and (c) there are no words that are uttered continuously for more than approximately 4 seconds, and the speech segment candidate has at least one of the features in (a) and (b) above and the feature in (c) above. 8. The voice section detection method according to claim 7, wherein the voice section is determined to be a voice section if the condition is satisfied. 9. The speech segment detection method according to claim 1, further comprising a process of determining a speech segment candidate that is not detected as a speech segment to be a noise segment based on a magnitude relationship with the threshold value.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61054500A JPS62211698A (en) | 1986-03-12 | 1986-03-12 | Detection of voice section |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP61054500A JPS62211698A (en) | 1986-03-12 | 1986-03-12 | Detection of voice section |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62211698A JPS62211698A (en) | 1987-09-17 |
| JPH0556512B2 true JPH0556512B2 (en) | 1993-08-19 |
Family
ID=12972353
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| Country | Link |
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Families Citing this family (1)
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|---|---|---|---|---|
| JP4696776B2 (en) * | 2005-08-17 | 2011-06-08 | ソニー株式会社 | Audio processing device and microphone device |
Family Cites Families (2)
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|---|---|---|---|---|
| JPS57171400A (en) * | 1981-04-14 | 1982-10-21 | Sanyo Electric Co | Detector for sound region |
| JPS58211793A (en) * | 1982-06-03 | 1983-12-09 | 松下電器産業株式会社 | Detection of voice section |
-
1986
- 1986-03-12 JP JP61054500A patent/JPS62211698A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62211698A (en) | 1987-09-17 |
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