音の時間情報変動による聴覚情報の変化およびその知覚に関する研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13610079
• Research Institution: Japan Advanced Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 赤木 正人 北陸先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 教授 (20242571)
• Keywords: 歌声 / 基本周波数 / FO動的変動成分 / 聴神経発火パターン / 蝸牛神経核 / 球状叢状細胞 / 位相同期特性 / entrainment特性

Research Abstract

本研究の究極の目的は、波形に含まれる時間情報の変化、特にミクロからマクロまでの揺れに対する人間の聴覚特性を調べ、聴覚系の生理学的機能との対応関係を得る、また、得られた知見をもとに人間工学的な応用をはかることにある。この目標のもと、今年度は次の検討を行なった。
(1)歌声に含まれる時間情報変動に起因する声質の変化
自然な歌声合成を行うには、歌声の基本周波数(FO)の特徴的な動的変動を制御できるFO制御モデルが必要である。本研究では、歌声のFOにおける特徴的な動的変動の抽出を行い、聴取実験によって、それら動的変動の歌声知覚に与える影響を明らかにした。また、動的変動成分を付加できる歌声のFO制御モデルを提案した。その結果、FO動的変動成分であるオーバーシュート・アンダーシュート、ヴィブラート、予備的変動成分が歌声知覚に大きな影響を与えていることが明らかとなった。また、モデルから生成されたFOを用いて、自然性の高い歌声合成を行うことができる可能性を確認した。
(2)両耳間時間差による音源方向知覚:ゆれを含む聴神経発火パターンからいかにして正確な時間差を検出しているか
蝸牛神経核内の球状叢状細胞(SBCs)は、聴覚系の時間情報の伝達において、重要な役割を担うと考えられている。これらの細胞は、低周波数の刺激に対して位相同期特性の尖鋭化の働きを示すことが、生理学的な観測によって指摘されている。位相同期特性やentrainment特性で表される時間的なばらつきや不規則性を伴う入力系列から、単一の神経細胞がどのように規則正しい出力系列を導き出すことができるのかを、計算機モデルを用いて検討した。その結果、より多重な入力の収斂下にあるモデル細胞は、出力スパイクに規則性を与えることが示された。これは、形態的な特徴から推測されてきた少数の入力収敏と、それらによる一致検出の仕組みの他に、SBC細胞上により多重な入力の収敏を受けるメカニズムが存在する可能性を示唆する。

Research Products

• [Publications] 伊藤一仁, 赤木正人: "神経細胞への多重入力の時間的分布と位相同期特性の尖鋭化との関係について"日本音響学会平成13年秋季音響学会講演論文. 1-3-24 (2001)
• [Publications] 齋藤毅, 鵜木祐史, 赤木正人: "歌声におけるFO動的変動成分の抽出とFO制御モデル"音響学会聴覚研究会資料. H-2001-92 (2001)
• [Publications] 伊藤一仁, 赤木正人: "神経細胞における時間情報伝達の仕組みに関する一考察:SBCの位相同期特性とentrainment特性について"音響学会聴覚研究会資料. H-2002-02 (2002)
• [Publications] 齋藤毅, 鵜木祐史, 赤木正人: "歌声におけるFO動的変動成分の抽出とFO制御モデル"日本音響学会平成14年春季音響学会講演論文. 1-9-19 (2002)
• [Publications] 伊藤一仁, 赤木正人: "Entrainment特性に基づくSBC細胞の位相情報伝達について"日本音響学会平成14年春季音響学会講演論文. 2-9-11 (2002)