2016 Fiscal Year Research-status Report
| Project/Area Number |
15K00263
|
|---|
| Research Institution | Chiba Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
竹本 浩典 千葉工業大学, 先進工学部, 教授 (40374102)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | ビブラート / 音声生成 / 発声・発話器官 / 歌声 / MRI動画 / 鼻腔 / 時間領域差分法 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
平成28年度は，鼻腔・副鼻腔の音響特性の解析に引き続き取り組み，特に外鼻の音響的な役割について検討した。これは，平成27年度オペラ歌手へのインタビューによって得られた，ハミングではビブラートがかかりにくいという内観報告が，ビブラートの生成において声帯振動と声道共鳴の相互作用が重要な役割を果たしていることを示唆しているからである。まず，男女それぞれ1名の被験者のコーンビームCTデータから，喉頭腔，咽頭腔，鼻腔・副鼻腔とこれを取り巻く声道壁の3次元形状を機械学習によって抽出した。次に，声門直上に音源点を置いてガウシアンパルスを印加し，鼻孔から1 m前方に置いた観測点での音圧変動を時間領域差分法で計算して伝達関数を計算した。そして，正中矢状面と直交し，鼻下点と鼻根点を結ぶ平面より前方の外鼻を除去した場合の伝達関数を同様にして求めて比較した。
その結果，男女の被験者で共通したレベルの増減パタンが見られた。男性では，外鼻がある場合には2-3, 7-8 kHzのレベルが減少し，4-5 kHzのレベルが増加した。女性では，外鼻がある場合には3-4, 7-8 kHzのレベルが減少し，5-6 kHzのレベルが増加した。この増減パタンの成因は経路差による干渉の結果であると思われる。鼻腔は後鼻孔から前方で上・中・下の鼻道に分岐し，外鼻内で再び合流する。そのため，上鼻道は中・下鼻道に比べて経路が長く、経路差による干渉が生じる。すなわち，外鼻がある場合にレベルが減少する帯域は経路差が1/2, 3/2波長に相当し，打ち消し合いが生じていると考えられる。逆に，レベルが増加する帯域は経路差が1波長に相当し，強め合いが生じていると考えられる。実際の経路差は男性で約7 cm，女性で6.5 cmであり，これらから推定した打ち消し合いと強め合いが生じる帯域はシミュレーションの結果とほぼ一致した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成27年度までの研究では，MRIを用いた観測によりビブラートで振動する発話器官の部位とその振動方向について予想以上にクリアなデータが得られたため，平成29年度に予定していたビブラートの生成に関わる筋肉の推定まで行うことができたので，当初計画したより研究は進展していた。しかし，平成28年度は所属機関を変更したため，当初予定していた，オペラ歌手のビブラートによって振動している部位に位置センサを設置し，センサの変位と音声を同時に記録して振動部位の変位と基本周波数の変化を検討する実験を行うことができなかった。その一方で，当初の予定にはなかったが，オペラ歌手のインタビューの結果に基づいて開始した鼻腔・副鼻腔の音響特性についての研究は大きく進展した。特に，鼻腔・副鼻腔の3次元における精密な音響解析は類例がなく，外鼻の音響的な機能についての知見が得られたことなど当初予定していなかった成果が得られた。そのため，おおむね順調に進展しているといえる。
|
| Strategy for Future Research Activity |
所属機関の変更により，当初予定していた，オペラ歌手のビブラートによって振動している部位に位置センサを設置し，センサの変位と音声を同時に記録して振動部位の変位と基本周波数の変化を検討する実験を行うことは困難になった。そこで，現在順調に進んでいる鼻腔・副鼻腔の音響特性についての研究をさらに進展させる。まず，被験者を5名に増やし，これまでと同様の方法でコーンビームCTの画像から鼻腔・副鼻腔の3次元形状を抽出し，その伝達関数を計算する。次に，副鼻腔を一つずつ閉塞し，伝達関数を計算して副鼻腔によるディップを特定する。また，伝達関数だけでなく入力インピーダンスも計算し，反射関数を用いた声帯振動モデルでビブラートのシミュレーションを行う。これによってなぜハミングでビブラートがかかりにくいのかを検討し，ビブラートがかかるために必要な声帯振動と声道共鳴との相互作用について考察する。
|
| Causes of Carryover |
成28年度は，所属機関を変更したため，当初予定していた，オペラ歌手のビブラートによって振動している部位に位置センサを設置し，センサの変位と音声を同時に記録して振動部位の変位と基本周波数の変化を検討する実験を行うことができなかった。そのため，この位置センサシステム（NDI社製 Wave System）をレンタルする代金および被験者への謝金などが支出されず，平成29年度使用額が生じた。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成29年度では，当初の予定を変更して，なぜハミングでビブラートがかかりにくいかを検討するための鼻腔・副鼻腔の音響特性の計算と，反射関数を用いた声帯振動モデルによるシミュレーションを試みる。その音響計算および音場の可視化のための計算機を購入する。
|
