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Exploring the acoustic and structural diversity of the nasal and paranasal sinuses and their phonetic contribution

Research Project

Project/Area Number 19K12031
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 61010:Perceptual information processing-related
Research InstitutionKonan University

Principal Investigator

Kitamura Tatsuya  甲南大学, 知能情報学部, 教授 (60293594)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 真栄城 哲也  筑波大学, 図書館情報メディア系, 教授 (30361356)
竹本 浩典  千葉工業大学, 先進工学部, 教授 (40374102)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2020: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords鼻腔 / 副鼻腔 / 音声 / 数値音響解析 / 音響シミュレーション / FDTD法 / 時間領域差分法 / 数値解析 / 音響計測 / 声道模型 / 音響解析 / 鼻音 / 伝達関数
Outline of Research at the Start

鼻腔は複雑な形状をもっており,さらに大小さまざまな副鼻腔が接続されている.鼻をつまんで声を出せば声質が変わることからもわかるように,鼻腔や副鼻腔は音声の生成に大きく寄与しているが,従来,鼻腔や副鼻腔の影響は軽視され,それらの音響特性は十分に検討されてこなかった.本研究では,X線CTデータを用いて詳細な3次元形状を抽出し,音響計測や音響シミュレーションなどによって音響特性や個人差を明らかにする.

Outline of Final Research Achievements

The acoustic properties of the nasal cavity and paranasal sinuses contribute significantly to the individuality of speech (speaker characteristics), but the morphological and acoustic variations of these properties have not been well understood. The present study addressed the question, "What are the mechanisms underlying the acoustic functions of the nasal and paranasal sinuses and the diversity of voice quality?" Because of the spread of COVID-19 infection, it was not possible to collect data on healthy participants. We thus performed the study to the extent possible, using CT data from several patients who had been imaged for treatment purposes. As a result, we established a numerical acoustic simulation method of the nasal cavity and paranasal sinuses based on the Finite Difference Time Domain method (FDTD method), and clarified the acoustic and perceptual effects of the shape changes of the nasal and paranasal cavities.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では,音声の個人性(話者の特徴)に大きく寄与する鼻腔・副鼻腔の形態的・音響的バリエーションとその聴覚的な影響を調査した.治療目的にて採取された患者の3次元CTデータを用いて,鼻腔・副鼻腔の手術による変形が音声に及ぼす影響を計算する数値音響解析法を確立するなどの結果を得た.この成果は,今後,術前の3次元CTデータに対して仮想的な手術を施し,それが音声に及ぼす影響を高速に予測する技術へと発展させる.この技術が実現すれば,医師の手術計画立案を支援するとともに患者へのインフォームド・コンセントに活用する「音声アセスメント」が可能となり,患者の音声の個人性を維持する手術の実用化が期待できる.

Report

(5 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2023 2022 2021 2020 2019 Other

All Journal Article (1 results) (of which Open Access: 1 results) Presentation (10 results) (of which Invited: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Tutorial for measurement methods of speech production through movie materials2020

    • Author(s)
      北村達也
    • Journal Title

      THE JOURNAL OF THE ACOUSTICAL SOCIETY OF JAPAN

      Volume: 76 Issue: 12 Pages: 700-705

    • DOI

      10.20697/jasj.76.12_700

    • NAID

      130007996200

    • ISSN
      0369-4232, 2432-2040
    • Year and Date
      2020-12-01
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Open Access
  • [Presentation] 鼻副鼻腔の音響特性の計算と計測による検証の試み2023

    • Author(s)
      福島侑希, 田島基陽, 竹本浩典
    • Organizer
      日本音響学会音声研究会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 鼻腔・副鼻腔の単純化した形状モデルの音響特性の検討2022

    • Author(s)
      伯田亜海, 竹本浩典, 北村達也
    • Organizer
      日本音響学会秋季研究発表会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 鼻副鼻腔の模擬手術が伝達関数に及ぼす影響2021

    • Author(s)
      杉浦唯, 竹本浩典, 北村達也, 内尾紀彦, 鴻信義
    • Organizer
      日本音響学会秋季研究発表会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 鼻周期や首の角度が鼻音の音響特性に与える影響2021

    • Author(s)
      伯田亜海, 加地優太, 竹本浩典
    • Organizer
      日本音響学会秋季研究発表会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 鼻音生成時における副鼻腔の連成振動の検討2021

    • Author(s)
      伯田亜海, 杉浦唯, 竹本浩典, 北村達也, 内尾紀彦, 鴻信義
    • Organizer
      日本音響学会春季研究発表会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 内視鏡下鼻副鼻腔出術による術前・術後の形状と音響特性の変化の検討2021

    • Author(s)
      杉浦唯, 竹本浩典, 北村達也, 鴻信義
    • Organizer
      日本音響学会春季研究発表会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 鼻腔・副鼻腔模型の造形精度の調査2020

    • Author(s)
      北村達也, 杉浦唯, 竹本浩典, 鴻信義
    • Organizer
      日本音響学会秋季研究発表会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 鼻音生成時の伝達関数に生じる零点の生成要因の検討2020

    • Author(s)
      杉浦唯, 竹本浩典, 北村達也, 鴻信義
    • Organizer
      日本音響学会秋季研究発表会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 鼻音生成時の声道形状の抽出と音響特性の解析2020

    • Author(s)
      杉浦唯, 竹本浩典, 北村達也, 内尾紀彦
    • Organizer
      日本音響学会春季研究発表会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 音響計測とシミュレーションによる鼻腔・副鼻腔の音響解析2019

    • Author(s)
      北村達也, 竹本浩典
    • Organizer
      システム制御情報学会研究発表講演会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Invited
  • [Remarks] 甲南大学知能情報学部 音声科学研究室

    • URL

      https://www.konan-u.ac.jp/hp/kitlab/

    • Related Report
      2022 Annual Research Report 2021 Research-status Report
  • [Remarks] 甲南大学知能情報学部音声科学研究室

    • URL

      https://www.konan-u.ac.jp/hp/kitlab/

    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2024-01-30  

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