聴きたい音を聴く―選択的聴取

選択的聴取:目的話者・目的音抽出技術

人間には「選択的聴取」と呼ばれる能力があり、パーティ会場のような騒がしい環境でも、声の特徴などの手がかりに注目して、聞きたい人物の声や特定の音響イベントの音を聞き取ることができます。私たちは、この選択的聴取の能力をコンピュータで実現することを目指しています。
私たちは、複数の話者が含まれる収録音声から特定の話者の声を抜き出す目的話者抽出技術や、多様な音が混ざった信号から特定の音響イベントの音を取り出す目的音抽出技術を開発しています。さらに、これらの技術を応用し、目的話者の自動音声認識などにも取り組んでいます。
目的話者・目的音抽出は難しい課題であり、例えば話者の声が似ている場合に、限られた手がかりから目的話者を正確に聞きわけることは簡単ではありません。また、音の種類は無限にあり、多種多様な音を取り扱う必要があります。私たちは、これらの課題を解決しながら、目的音を高品質で抽出できるように取り組んでいます。

将来どのように使われるのか

目的話者・目的音抽出技術を実現できれば、人間と同じように聴きたい重要な音情報のみを聞き取ることができるデバイスやAIエージェントの実現につながります。目的話者抽出の応用先としては、目的話者の声を聞き取りやすくする補聴器やボイスレコーダー、特定の人のみに反応するスマートデバイス、会議音声の議事録システムなどが考えられます。また、目的音抽出技術によって、例えば車の走行中には消防車のサイレン音のみに注意するが、家の中では人の声と犬の鳴き声に注目する、といったような、状況によって聴きたい音を聴くことができる、よりインテリジェントな音声デバイスの実現が期待されます。

目的話者抽出

目的話者抽出は、複数の話者や雑音が混在する音声から、特定の話者の音声信号を推定し、他の話者や雑音を除去する技術です。この技術は、手がかりに基づいて目的話者を識別・抽出するニューラルネットワークを利用します。私たちは、目的話者の短い音声サンプルや口の動きの映像、さらにそれらを組み合わせた手がかりなど、さまざまな手がかりに基づく方法を検討してきました。
目的話者抽出は、対話相手に集中し、他の話者を無視できるパーソナライズされた音声エージェントを実現するための重要な技術です。

関連展示・関連文献

  1. 聞きたい人の声に耳を傾けるAI:深層学習に基づく音声の選択的聴取技術SpeakerBeam
    https://www.kecl.ntt.co.jp/openhouse/2021/lecture_06.html
  2. 聞きたい人の声に耳を傾けるコンピュータ
    https://www.kecl.ntt.co.jp/openhouse/2018/exhibition/16/index.html
  3. 音声と映像を手がかりとしたマルチモーダル選択的聴取
    https://www.kecl.ntt.co.jp/openhouse/2020/exhibition17/index.html
  4. 多ストリーム拡散モデルのアンサンブル推論による音声強調
    https://www.kecl.ntt.co.jp/openhouse/2025/exhibition_08.html
  5. 音源の移動に追従可能なニューラルビームフォーミング
    https://www.kecl.ntt.co.jp/openhouse/2024/exhibition_04.html
  6. Marc Delcroix, Katerina Zmolikova, 木下 慶介, 荒木 章子, 小川 厚徳, 中谷 智広, “SpeakerBeam: 聞きたい人の声に耳を傾けるコンピュータ──深層学習に基づく音声の選択的聴取”,NTT技術ジャーナル , vol. 30, no. 9, pp. 12-15, 2018.
  7. Katerina Zmolikova, Marc Delcroix, Keisuke Kinoshita, Tsubasa Ochiai, Tomohiro Nakatani, Lukas Burget, and Jan Cernocky, "SpeakerBeam: Speaker aware neural network for target speaker extraction in speech mixtures," IEEE Journal of Selected Topics in Signal Processing, vol. 13, no. 4, pp. 800-814, 2019.
  8. Katerina Zmolikova, Marc Delcroix, Tsubasa Ochiai, Keisuke Kinoshita, Jan Cernocky and Dong Yu, "Neural target speech extraction: An overview," IEEE Signal Processing Magazine, 40 (3), 8-29, 2023.
  9. Yasunori Ohishi, Marc Delcroix, Tsubasa Ochiai, Shoko Araki, Daiki Takeuchi, Daisuke Niizumi, Akisato Kimura, Noboru Harada and Kunio Kashino, " ConceptBeam: Concept driven target speech extraction," Proc. ACM International Conference on Multimedia(ACMMM). Lisbon, Portugal, 2022.
  10. Takafumi Moriya, Hiroshi Sato, Tsubasa Ochiai, Marc Delcroix and Takahiro Shinozaki, "Streaming target-speaker ASR with neural transducer," Proc. Interspeech, 2022.

目的音抽出

目的音抽出は、目的話者抽出技術を拡張し、日常に存在する任意の音を扱う技術です。この技術は、目的話者抽出と類似したニューラルネットワークを用いますが、多様な音響イベントの混合データで学習されています。目的話者抽出と異なり、目的音抽出では非常に多様な種類の音に対応する必要があり、さらに新しい環境に直面することで抽出対象となる音の種類は増加します。そのため、システムが利用環境に応じて新しい音クラスを学習できるよう、継続的な学習の仕組みを導入することが重要となります。目的音抽出技術により、状況に応じて聞きたい音を選択できるスマート補聴デバイスが実現します。例えば、自宅での仕事中には消防車のサイレン音を抑制するが、運転中は強調するといった制御が可能になります。

関連展示・関連文献

  1. 聞きたい音に耳を傾けるAI 深層学習に基づく任意の音の選択的聴取
    https://www.kecl.ntt.co.jp/openhouse/2023/exhibition_09.html
  2. Tsubasa Ochiai, Marc Delcroix, Yuma Koizumi, Hiroaki Ito, Keisuke Kinoshita and Shoko Araki, “Listen to what you want: Neural network-based universal sound selector,” Proc. Interspeech, pp. 1441-1445, 2020.
  3. Marc Delcroix, Jorge Bennasar Vázquez, Tsubasa Ochiai, Keisuke Kinoshita, Yasunori Ohishi and Shoko Araki, “SoundBeam: target sound extraction conditioned on sound-class labels and enrollment clues for increased performance and continuous learning,” IEEE/ACM Transactions on Audio, Speech and Language Processing, vol.31, pp.121-136, 2023.
  4. Carlos Hernandez-Olivan, Marc Delcroix, Tsubasa Ochiai, Daisuke Niizumi, Naohiro Tawara, Tomohiro Nakatani, Shoko Araki, “SoundBeam meets M2D: Target sound extraction with audio foundation model,” Proc. ICASSP, 2025.

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