音の時間情報変動による聴覚情報の変化およびその知覚に関する研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13610079
• Research Institution: Japan Advanced Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 赤木 正人 北陸先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 教授 (20242571)
• Keywords: 歌声 / 基本周波数 / F0動的変動成分 / 聴神経発火パターン / 蝸牛神経核 / 球状叢状細胞 / 位相同期特性 / entrainment特性

Research Abstract

本研究の究極の目的は,波形に含まれる時間情報の変化,特にミクロからマクロまでの揺れに対する人間の聴覚特性を調べ,聴覚系の生理学的機能との対応関係を得る,また,得られた知見をもとに人間工学的な応用をはかることにある.この目標のもと,今年度は次の検討を行った.
(1)歌声に含まれる時間情報変動に起因する声質の変化
自然な歌声合成を行うには,歌声の基本周波数(F0)の特徴的な動的変動およびスペクトルを制御できるモデルが必要である.本年度は,歌声のF0制御モデルの高精度化をはかり,さらにスペクトルに関する変動要因を付加できるモデルを構築した.そして,このモデルにより生成した歌声を用いて,F0の揺れに含まれる周波数成分とその大きさについて検知限・許容限を測定し,相互の関連および他の物理量との関係について考察した.さらに,F0変動とスペクトル変動の関係についても考察し,話声から歌声への変換ルールを作成し,歌声合成へ適用した.この結果,F0動的変動成分であるオーバーシュート,ヴィブラート,予備的変動成分が歌声知覚に大きな影響を与えていることが明らかとなった.また,F0変動とスペクトル変動には相関があり,F0変化に応じてスペクトルを変形することにより,より歌声らしい合成音が得られることが明らかとなった.
(2)両耳間時間差による音源方向知覚
両耳間時間差による音源方向知覚において,元となる時間情報がどのような精度で脳中枢へ送られているかは重要な問題である.このため,人間の聴覚系における時間的な情報伝達の仕組みを,音響心理物理学的な観点から調査した.特に,両耳間時間差に基づく純音の頭内音像定位の働きを調べることによって,定位能力の低下と時間的な情報の喪失との関連性について検討を行った.その結果,同じ位相多義性の条件下でも,刺激音の周波数によって,時間差の違いが判断可能な場合と困難な場合が存在することがわかった.この違いは,定位能力の低下が位相多義性以外の要因による可能性を示唆しており,神経系での時間情報の喪失の可能性が考えられた.

Research Products

• [Publications] Unoki, M., Saitou, T., Akagi, M.: "Effect of F0 fluctuations and development of F0 control model in singing voice perception"NATO Advanced Study Institute 2002 Dynamics of Speech Production and Perception. (2002)
• [Publications] Saitou, T., Unoki, M., Akagi, M.: "Extraction of F0 dynamic characteristics and development of F0 control model in singing voice"Proc.ICAD2002. 275-278 (2002)
• [Publications] Akagi, M.: "Perception of fundamental frequency fluctuation"Forum Acousticum Sevilla. HEA-02-003-IP. (2002)
• [Publications] 伊藤, 石崎, 赤木: "頭内定位における位相多義性の影響と位相情報伝達との関係"平成14年秋季音響学会講演論文. 1-2-4. (2002)
• [Publications] 牧, 伊藤, 赤木: "初期聴覚系における神経発火の時間-周波数応答パターン"日本音響学会誌. 59-1. 52-58 (2003)