人工音声実験と声帯・口控系の運動による音声生成の力学的研究

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05805023
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 蔦 紀夫 広島大学, 工学部, 教授 (80221414)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 本江 明 東芝(株), 機械・エネルギ研究所, 主任研究員 ; 岡本 伸吾 広島大学, 工学部, 助手 (10243594)
• Keywords: 人工音声 / 声帯・声道MRI計測 / 人工音声実験(源音・母音) / 声帯膜自励振動解析 / 声道共鳴周波数解析 / 有限要素法 / 超弾性体・有限変形 / 動的モデリング

Research Abstract

声帯源音声を支配する声帯系と,子母音系の発生や調音を司る口控・声道系を組合せた音声生成機構を主として力学的な立場から明らかにする。本第1年度は源音声発生機構と,母音系の調音機構について次の研究を行なった。
(1)東芝病院MRI装置を用いて,日本語母音発音中の声帯と声道立体形状を計測した。輪切24断面の数値データから,レーザ硬化,光感樹脂を用いて声道立体形状を各母音につき作成した。
(2)シリコンゴムを用いて作成した人工声帯と母音別声道形状を組合せて,グロアによる呼気流を与えた源音及び母音生成実験を,母音毎に実施し,声門下圧,声道流速,レーザー変位計による声帯振動計測,および生成された人工音声の収録とFFT分析を行なった。この結果,あ,い,えの3母音の人工音声の周波数特性やパワーレベルは実人間のそれと比較的よく一致する結果が得られた。
(3)声帯系を2質点系にモデル化したシミュレーションを行ない,源音生成実験と比較して,その有効性と課題を明らかにした。即ちスリット付の2枚の生体膜の位相差振動と呼気圧変動を組合せた連続体系の動的モデルの取扱いが必要である事が判明した。
(4)そこで生体軟組織超弾性体の有限変形解析用有限要素法プログラムに,質量行列,減衰行列を追加して2層生体膜の自励振動を,3次元動的有限要素法で解析するための理論とプログラムを開発中であり,約80%の研究が終了した。
(5)研究室保有の固気液連成系の振動解析プログラムを,非定常音場と固体振動の連成解析用に拡張中である。(70%終了)これを上記(4)と組合せて,口控・声道系の共鳴周波数(源音声の整数倍)および子音頭部の破裂音のシミュレーションが行なえるようにする。