高品質音声を伝達する人工内耳用スピーチプロセッサーの開発研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09650419
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 渡邉 亮 熊本大学, 工学部, 教授 (50040382)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 池田 隆 久留米工業高等専門学校, 助教授 (80222884) ; 池田 直光 八代工業高等専門学校, 助教授 (70124146) ; 上田 裕市 熊本大学, 工学部, 助教授 (00141961)
• Keywords: 人工内耳 / スピーチプロセッサの改良 / パラメータ推定方式 / 逆フィルタ制御法 / ホルマント推定精度

Research Abstract

22チャンネルの蝸牛内電極へ音声パラメータを伝達する人工内耳のスピーチプロセッサにおいて、ホルマントやピッチを推定するのに、現在の方式では原理的に誤差が大きく、それが異質で不安定な音色を形成することが予想される。本研究の目的は、人工内耳用スピーチプロセッサに対する簡略化した逆フィルタ制御ホルマント推定法の適用の可能性を探ることである。まず、広帯域の音声信号からホルマント周波数を推定する一般化された逆フィルタ制御法の精度を、LPC法と比較した。成人男女各100名の単母音から男声では、F1-F6,女声では、F1-F5の推定を行って、第1、第2ホルマント周波数(F1,F2)を用いる場合、LPC法の次数や制限帯域幅の様々な条件のどれよりも精度がよく、誤り率は、2.1-2.5%であることが確認された。次に前年度までに検討された電話帯域音声の単共振分解方式に用いたF1,F2推定法の人工内耳への適用に関して、より実用化に近い合理的なシステムの検討に入った。そのシステムは、電話音声の制約におけるピッチ抽出のやや複雑な論理判定、男女声判定および回帰式によるF3推定などの処理を除外してピッチとホルマント周波数の推定ルーチンを直結するものである。本研究ではホルマント推定ブロックの逆フィルタをピッチによって直接制御する方式を想定して、男声と女声のそれぞれに対する最適なホルマント推定を行う逆フィルタシステム構成を検討した。多数話者の音声分析により、誤りを小さくする構成とパラメータを試行錯誤的に求めた。最適とみなされる結果は、詳細分析を行う逆フィルタ制御法を基準として、誤り率は男声4.9%,女声8.8%、また、分布自体もまとまりのよいものであることを示し、実用化に対する期待を抱かせた。