2013 Fiscal Year Annual Research Report
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23300071
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
鏑木 時彦 九州大学, 芸術工学研究科(研究院), 准教授 (30325568)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
徳田 功 立命館大学, 理工学部, 教授 (00261389)
松崎 博季 北海道科学大学, 公私立大学の部局等, 准教授 (60305901)
元木 邦俊 北海学園大学, 工学部, 教授 (80219980)
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| Project Period (FY) |
2011-11-18 – 2015-03-31
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| Keywords | 音声生成 / 病的音声 / 声帯 / 不規則振動 / 音響測定 / 喉頭測定 / 相互作用 / 音響モデル |
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| Research Abstract |
病的発声に代表される声帯の不規則振動に関して、喉頭の声帯音源機構と声道の音響フィルタの相互作用について解明を進めた。発声のピッチが声道のフォルマント周波数に近接した場合、両機構に強い相互作用が生じ、声帯振動が不規則になり、声区の転換が生じる。この特異的な現象を実際の人の発声において観測するため、声道を音響的に駆動し、口唇から放出される応答信号を測定することで、高いピッチにおいても安定にフォルマント周波数を求めた。同時に、声帯振動を電気式喉頭計で測定することで、ピッチとフォルマントの関係を詳細に検討した。その結果、実際の発声においても、地声と裏声の声区転換において、声帯音源と声道フィルタの相互作用が関わっていることが強く示唆された。また、声帯音源の機構に関して、喉頭のステレオ動画計測データから、ステレオマッチング法に基づいて声帯の３次元動態を復元する手法に、適応窓の設定およびストロボスコープの原理を取り入れることによって、性能を大幅に改善した。これにより、裏声および吸気発声では、通常の地声発声よりも声帯の上下動が小さいことを観測することができた。
声道の音響特性の解析に関しては、母音/a/発話時の3次元声道形状モデルの声道伝達特性に見られる極や零が、声道形状の微細構造のどのような部位に起因して生じているのかを明らかにした。喉頭腔の狭めが声道伝達特性上に極を生じさせ、約3 kHzよりも高域の振幅を低下させるなど、微細構造が音響特性に大きく影響を与えていることが示された。また、非対称壁インピーダンスを導入した矩形声道モデルの音響特徴を検討した。高次モードの伝搬定数は遮断周波数付近で壁インピーダンスの影響が比較的大きく現れる。体組織として妥当な範囲で壁インピーダンスの値を変化させた場合には、高次モードにより生じる高域のピークは剛壁条件によるピークとほぼ一致することが示された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
病的音声はもとより、通常の発声においても、声帯の自励振動の複雑なメカニズムを解明し、声帯音源の生成過程を明らかにすることはきわめて重要である。しかしながら、この問題には、呼気流の流体解析、声帯弾性体の運動解析、さらには、声道の音響解析をすべて行う必要がある。さらに、喉頭は外部から不可視であるため、その観測手法を確立することも重要である。これらの諸問題に対して、我々は、物理現象のモデリング、計算機シミュレーションの技法、物理現象の観測手法という、あらゆる側面から総合的な研究を実施し、多数の雑誌論文を発表するなど、多くの研究実績をあげてきた。特に、平成２５年度は、喉頭と声道の同時観測システムを構築し、発声中におけるピッチとフォルマントの同時測定を通して、両機構の間の相互作用の問題を詳細に検討した。このような音声における物理現象の観測は、多様な発声の解明において不可欠であり、今後のさらなる発展が期待できる。その他、喉頭のステレオ動画計測や声道の音響解析に関しても着実な研究の進捗があり、論文発表や口頭発表など、対外的にも多数の研究成果の発表を行うことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
声道の外部音響計測と喉頭計測を使用して、様々な発声における音源とフィルタの相対的な関係を広範囲にわたって検討し、人の発声原理についてさらに深い知見を得る。また、このような相互関係が、病的発声や歌唱などの声質生成において、どのような効果を有するかを検討する。さらにステレオマッチング法による声帯の３次元動態復元の精度を検証するため、声帯のレプリカモデルに対して３次元動態復元法を適用し、レーザーなどの別手法による計測値との比較検討を行う。声道の音響解析については、声門端や分岐における入力インピーダンスを利用し、複数の分岐管を有する声道形状モデルを電気回路的に等価表現する手法について検討する予定である。以上の音声生成に基づくコンピュータシミュレーションにより、高品質な合成音の作成と、シミュレーションの計算速度の向上を行う。平成２６年度は最終年度にあたるため、研究チーム全体のミーティングを開催し、また同時に外部の研究者を参加者に加えて、音声生成や病的音声に関するワークショップを開く。この会議においては、今後の研究の進め方について討議し、さらに有効な共同研究の実施方法についても検討する。また、雑誌論文への投稿を積極的に進め、国際会議や国内の会議においても、これまでの研究成果を積極的に発信していく予定である。
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