2016 Fiscal Year Annual Research Report
摩擦音／ｓ／と／ｓｈ／の発話機構の違いに関する研究
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15J00413
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
吉永 司 大阪大学, 基礎工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2015-04-24 – 2018-03-31
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| Keywords | 空力音 / 音響解析 / 大規模数値シミュレーション / 口腔形状モデル / 摩擦音 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は摩擦音/s/と/sh/の発話機構の違いを明らかにすることを目的としており，今年度は/s/と/sh/を発音する際の口腔形状の違いと音の違いの関係性について調べた．
日本語話者の被験者のCT画像を元に，口腔単純形状モデルを作製した．この時，モデル内の舌を模擬した模型を前後に動かすことにより，/s/と/sh/の口腔形状の違いを再現した．そして，実験によりモデルから発生する音の周波数特性を調べた．モデル形状をアクリル板により構築し，コンプレッサから空気を流入させることにより音を発生させ，マイクロフォンで音を計測した．舌の模型を前後に移動させることにより，/s/と/sh/の特徴となるスペクトルのピーク周波数の違いを再現した．さらに，舌先端と狭窄流路の形状を変化させると，/s/と/sh/のスペクトル形状を15kHzまで再現することに成功した．この成果は米音響学会誌に掲載された．
さらに，単純モデルから発生する音の特性が決まる要因を調べるため，音響理論を用いた解析を行った．この時，波動方程式を高次モードまで考慮して計算することにより，モデルから発生する音のスペクトル形状を予測することが可能となった．また，圧縮性流体のラージエディーシミュレーションを単純モデルに対して行うことにより，モデル内に発生する流れ場と音場を計算し，音の発生メカニズムについて調べた．この時，乱流モデルとして一方程式モデルを用いることで，乱流から発生する音を十分な精度で予測することが可能となった．音響解析及びシミュレーションの結果より，狭窄流路の前後で発生する音響的な腹と節の位置が，モデルから発生する音のピーク周波数を決定することが示唆された．つまり，舌の位置を前後させることにより，腹と節の距離を増減させ，/s/と/sh/の違いを生み出していると考えられる．これらの成果は論文原稿にまとめ，現在投稿中である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画通り，摩擦音/s/と/sh/の発音の違いを再現する口腔モデルを作製することができたため，/s/と/sh/の発生メカニズムについて議論することが可能となった．この時，口腔モデルから発生する音に対して，3つのアプローチから調べているため，様々な観点から議論を行っている．
まず，モデルの形状をアクリル板により作製し，実験で発生する音を計測しているため，様々な形状を試作し，より実際の音声を忠実に再現するモデルを構築することができた．さらに，実験で流速や音圧を計測することができるため，その後の音響解析や流体力学シミュレーションの検証に用いることができた．実際，音響解析及びシミュレーションについても十分な精度で計算できていることがわかり，今後さらに解析を続け，音の発生メカニズムに関する議論を行う予定である．
また，来年度は/s/と/sh/の口腔モデルを他の被験者に適用することにより，一般的な/s/と/sh/の違いについて調べる予定であり，計算コストの小さい音響モデルを用いることで，多数の被験者の発音を表現するモデルを構築することができる．
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| Strategy for Future Research Activity |
まず，複数の被験者に対して摩擦音/s/と/sh/を発音してもらい，それぞれの音を計測する．また，上下前歯や口唇の大きさを計測し，それらの寸法を元に口腔形状モデルを構築する．この口腔形状モデルに対して音響解析及び実験を行うことにより，被験者の/s/と/sh/を再現できるかどうかを調べる．また医療画像により口腔内に形成される狭窄流路の形状を取得し，発音における舌の役割を明らかにする．
次に，作製したモデルに対して大規模数値シミュレーションを行うことにより，それぞれの口腔形状においてどのように音が発生しているのかを調べる．この時，複数の被験者に共通して発生する流れ場や音場の特徴を抽出し，パラメータを導き無次元化することにより，摩擦音の発音に関する理論モデルを提唱する．
また，単純形状モデルを作製した被験者の口腔形状から実形状モデル(実際の形状により忠実な流路)を構築し，シミュレーションを行うことで，単純形状モデルに発生する流れ場及び音場と比較し，単純モデルと実際の発音現象の関係性を調べる．これらの結果は来年度中に国際会議で発表し，論文にまとめる予定である．
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