2021 Fiscal Year Research-status Report
構音・発声器官の機能を模擬する発話障害者の音声支援器に関する研究
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17K01555
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
藪 謙一郎 東京大学, 先端科学技術研究センター, 特任研究員 (50626215)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 構音障害 / 音声 / ホルマント / 音韻 / 声質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題は「構音器官（舌）の動き」を「指の動き」に代替して、操作盤面上を指やペンでなぞると、アナログ楽器のようにリアルタイムに無段階的に位置と動きに基づいた声が生成される支援方式を発展させる研究である。「構音」と「発声」の双方の機能を分け、構音障害では残された「発声」機能を利用し、発声
障害では残された「構音」機能を用いることを想定して、音声知覚や発話原理の解明を行い、ポータブルな専用機を開発することを目標としている。
これまでに、声質維持アルゴリズムの改良（構音・発声機能）として、特別な知識を持たない者でも個人の音声を容易に再現する設定ができる簡易アルゴリズムを提案し(2017年度)、一方ではマイコン制御による音声入出力装置の設計と試作を行い、話者自身の抑揚をそのまま用いて構音機能を補う支援器の実現性を示
してきた(2018年度)。さらに、2019年度には、マイコン試作器に声質維持アルゴリズムを組み込み、簡易声質維持機能を持つ試作器へと発展させた。2020年度には、計算処理速度を向上させる設計変更を行い、音質の改善を行った。
2021年度は、前年度に残されていた音質についての課題改善に取り組んだ。具体的には、操作用小型ジョイスティックの入力アルゴリズムの改善、音声フィルタリング処理、音声入出力モジュール等の設計を見直し、改良試作を行い、一定程度の改善が示された。一方で、電源供給部分に音質の課題の原因があることが示唆され、引き続き調査している。一方で、本装置で使われた線形予測係数のノウハウは、「発声」するための電気式人工喉頭の研究に活かされ、声質改善につながった。
次年度には、開発中のシステムの改善策を明らかにし、声質を維持したウェアラブルな構音障害音声の変換システムの実現を目指す。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
前年度から、ウェアラブル装置のハードウェアの設計と試作について、試作器の不具合の修正や、アルゴリズムの修正が重なり、予想以上に時間を要し、遅れが生じており、この遅れがそのまま影響している。また、新型コロナウイルスの流行による勤務形態への対応や、世界的な半導体の供給不足が影響し、遅れが重なっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
可能な限り下記を進める。
専用ハードウェアの試作と機能実装（構音機能）について：2021年度の試作器で判明した電源回路の不具合を改善し、設計変更を行っていく。さらに、試作器の回路および形状設計を行い、構音器官の物理的な可動範囲を考慮した入力が行えるように入力インタフェースを改良する。
韻律制御機能の検証（発声機能）について：音声の分析と物理的なモデルを考察し、ヒトが意図的に行っている韻律制御要素とそうでない要素は何であるかという点に着目して、各種センサを電気式人工喉頭の振動子に接続して動作検証を行いながら、アルゴリズムの検討を行っていく。可能であれば、呼気を用いた電気式人工喉頭の制御について提案・試作を行う。
構音機能および発声機能の統合化について：上記の2つを統合して、専用ハードウェアに実装することで、構音機能と発声機能とを同時に操作可能かどうかを調べる。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルスの流行による勤務形態への対応や、世界的な半導体の供給不足が影響し、遅れが重なっている。
引き続き、可能な限りの試作機の改良を行うため、電子部品、機械部品、基板製造にかかる費用と、成果発表等の費用として使用する予定である。
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