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2014 Fiscal Year Annual Research Report

3次元非線形音声生成モデルの構築と病的音声の解析

Research Project

Project/Area Number 23300071
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

鏑木 時彦  九州大学, 芸術工学研究科(研究院), 准教授 (30325568)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 元木 邦俊  北海学園大学, 工学部, 教授 (80219980)
松崎 博季  北海道科学大学, 工学部, 教授 (60305901)
徳田 功  立命館大学, 理工学部, 教授 (00261389)
Project Period (FY) 2011-04-01 – 2015-03-31
Keywords音声生成 / 病理音声 / 声帯音源 / 声道フィルタ / 相互作用 / 音響解析 / ステレオ内視鏡
Outline of Annual Research Achievements

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を解明した。発声ピッチがフォルマント周波数に近接すると、この相互作用によって声帯振動が不規則になり声区が転換する。この特異的な非線形現象を、声道と声帯の同時観測により検討し、地声と裏声の声区転換における相互作用の影響を明らかにした。さらに、発声ピッチの倍音周波数がフォルマント周波数に近接した場合でも、同様の不安定性が生じ得ることを明らかにした。従来の声道フィルタから声帯音源への影響に加えて、声門は声道音響管の境界条件を与えるため、声帯の振動特性が声道音響特性に逆の影響を与える可能性が考えられる。地声と裏声においてフォルマント周波数が変化する知見を得つつあり、今後、より精緻な検討を継続する必要がある。
また、ステレオ内視鏡による喉頭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、適応窓およびストロボスコープの原理を取り入れ、性能を大幅に改善した。声帯レプリカモデルでは、前後・左右に0.2mm程度、上下方向で0.8mm程度の計測誤差がみられた。声帯長や声門面積などの測定には、ステレオ内視鏡は誤差10%以内である。
声道音響特性の解析に関しては、喉頭腔を狭めた時の声道内音圧分布より、狭めより先の部分が一つの開端音響管として見え、声道全体の特性として現れることを示した。また、声門音源の境界条件を、声門下部を見込む高次モードを含むアドミタンス行列として電気回路的に表現し、声道の入力インピーダンスと駆動音源境界の相互作用について検討した。声道の3次元解析で現れる帯域幅の狭い極の発生は、音源境界条件として事前に設定した振動速度分布が、声道の入力インピーダンスとの関係により、実際には実現困難な分布であることに起因していることを示した。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (15 results)

All 2015 2014

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 5 results) Presentation (10 results)

  • [Journal Article] Anatomy and mechanical properties of the Alligator mississipiensis larynx2015

    • Author(s)
      Tobias Riede, Zhiheng Li, Isao T. Tokuda, Colleen Farmer
    • Journal Title

      Journal of Experimental Biology

      Volume: 218 Pages: 991-998

    • DOI

      10.1242/jeb.117101

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Finite element analysis of fine-structural effect on acoustic characteristics of vocal tract2015

    • Author(s)
      Hiroki Matsuzaki, Kunitoshi Motoki, Hirofumi Sanada
    • Journal Title

      Acoustical Science and Technology

      Volume: 28 Pages: 124-127

    • DOI

      10.1250/ast.36.39

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Determining the length and cross-sectional area of the vocal tract jointly from formants using acoustic sensitivity function2014

    • Author(s)
      Tokihiko Kaburagi
    • Journal Title

      Acoustical Science and Technology

      Volume: 35 Pages: 290-299

    • DOI

      10.1250/ast.35.290

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 歌声の非線形科学2014

    • Author(s)
      徳田功
    • Journal Title

      日本音響学会

      Volume: 9 Pages: 512-518

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Estimation of inferior-superior vocal fold kinematics from high-speed stereo endoscopy data in vivo2014

    • Author(s)
      D.E. Sommer, I. Tokuda, Sean D. Peterson, K. Sakakibara, H. Imagawa, A. Yamauchi, T. Nito, T. Yamasoba, N. Tayama
    • Journal Title

      Journal of the Acoustical Society of America

      Volume: 136 Pages: 3290-3300

    • DOI

      10.1121/1.4900572

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] ピッチとフォルマント周波数の関係に着目した声区転換の分析2015

    • Author(s)
      上江洲安史、鏑木時彦
    • Organizer
      日本音響学会春季研究発表会
    • Place of Presentation
      中央大学
    • Year and Date
      2015-03-16
  • [Presentation] 喉頭腔の狭めが声道伝達特性に与える影響に関する一考察2015

    • Author(s)
      松﨑博季, 元木邦俊, 真田博文
    • Organizer
      日本音響学会 2015年春季研究発表会
    • Place of Presentation
      中央大学後楽園キャンパス
    • Year and Date
      2015-03-16
  • [Presentation] 3タイプの声帯レプリカモデルの三次元振動軌跡解析2015

    • Author(s)
      嶋村涼,中野史健,片岡幸祐,Kimberly Stevens,徳田功
    • Organizer
      電子情報通信学会総合大会
    • Place of Presentation
      立命館大学
    • Year and Date
      2015-03-11
  • [Presentation] 感度関数を用いた音声スペクトルからの声道形状推定に関する検討2014

    • Author(s)
      鏑木時彦
    • Organizer
      日本音響学会音声研究会
    • Place of Presentation
      九州大学
    • Year and Date
      2014-11-14
  • [Presentation] 声道の微細構造とその音響特性に関する一考察2014

    • Author(s)
      松崎博季, 元木邦俊, 真田博文
    • Organizer
      平成26年度 電気・情報関係学会北海道支部連合大会
    • Place of Presentation
      北海道科学大学
    • Year and Date
      2014-10-26
  • [Presentation] Estimation of vocal-tract shape from speech spectrum and speech resynthesis based on a generative model2014

    • Author(s)
      Tokihiko Kaburagi
    • Organizer
      Interspeech2014
    • Place of Presentation
      シンガポール
    • Year and Date
      2014-09-16
  • [Presentation] 三次元コンピュータグラフィックス(3DCG)を用いた嚥下モデルの制作~舌筋走行の 再現と嚥下機能の考察~2014

    • Author(s)
      伊藤直樹、隅田恭介、及川透、原口克博、鄭漢忠、 松崎博季、斎藤博、北村清一郎
    • Organizer
      第20回 日本摂食嚥下リハビリテーション学会学術大会
    • Place of Presentation
      京王プラザホテル
    • Year and Date
      2014-09-07
  • [Presentation] 声区転換におけるピッチと第1フォルマント周波数の関係性の分析2014

    • Author(s)
      上江洲安史、古川貴博、鏑木時彦
    • Organizer
      日本音響学会秋季研究発表会
    • Place of Presentation
      北海学園大学
    • Year and Date
      2014-09-03
  • [Presentation] 声区の違いが声道音響特性に与える影響に関する検討2014

    • Author(s)
      古川貴博、上江洲安史、鏑木時彦
    • Organizer
      日本音響学会秋季研究発表会
    • Place of Presentation
      北海学園大学
    • Year and Date
      2014-09-03
  • [Presentation] 声区転換におけるピッチとフォルマント周波数の関係性の分析2014

    • Author(s)
      上江洲安史、古川貴博、鏑木時彦
    • Organizer
      日本音響学会音声研究会
    • Place of Presentation
      日本大学
    • Year and Date
      2014-05-25

URL: 

Published: 2016-06-01  

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