音響工学 Professor Nishi's Lectures

(1)

( 第 6 回 ) 音響工学

情報学部　情報学科西宏之

(2)

今日学ぶこと　～　音声

• 音声の特徴をザックリと

• _{音声の器官}

• _{ソースフィルター理論}

• _声帯音源

• _声道

• F1-F2 ダイアグラム

• _声紋

• 広帯域スペクトログラム

• 狭帯域スペクトログラム

• _{有声音と無声音}

• _音声合成

• _{音声の圧縮}

• _ボコーダ

• _人工喉頭

• _{ヘリウムボイス}

• http://floor13.sakura.ne.jp/book07/book07.html

(3)

音声の特徴をザックリと

• 「音響工学」における「音声工学」

• 音声も音のうち

• しかし，音声の特徴から，取り扱う技術がやや特殊

• 音の 3 要素に相当する者が音声にもある．ただし，，，

• 大きさ　→　声のパワー情報 ( 声の大きさ )

• 高さ　　→　声のピッチ情報 ( 声の高さ )

• 音色　　→　声の持つ言語情報 ( 音韻 )

(4)

音声の器官 ( 発声器官 )

• 声帯　　→　音源となる

• _{ブザーのような音}

• 声道　　→　声の内容を決める

• 音の調子を調節して，出したい声に変化させる

• 例えば，「ア」は口腔の全体を広げる

• 「イ」は口腔の全体を扁平にする

• 「オ」は前方を少しすぼめる

• _etc

• 教科書 WEB サイトのデモページで音を確認　　　　　　　　　　　　　

鼻腔口腔

口唇

(5)

ソースフィルター理論

• 声帯が周期的に震えるなら声も周期的になる　→　倍音構造に

• Audacity で音の周期性を確認しよう

• → 「ア」「イ」「ウ」「エ」「オ」

• 右図のように，音源をある種のフィルターに通すことで人の声が作られるという考え方に基づく理論を「ソースフィルター理論」という．

• フィルターは特定の周波数成分を強調する役目がある

(6)

音源の周波数特性

声道の周波数特性

音声全体の周波数特性

(7)

声帯

(8)

基本周波数は声帯の振動数

• 成人男性　 70 ～ 150Hz

• 成人女性　 200 ～ 400Hz

• 子供　　　 300 ～ 500Hz

• みくりさんは何 Hz ？

• ひらまささんは何 Hz ？

• ピッチシフターとは

• 教科書 WEB サイトで確認

(9)

声道

• 共鳴によって特定の周波数を強調する一種のフィルター

• 協調される周波数を「フォルマント」という

• フォルマントには低い周波数から順に．．．

• 第１フォルマント (F1)

• 第２フォルマント (F2)

• 第３フォルマント (F3)

(10)

• ア

• _イ

• ウ

• _エ

• オ

(11)

F1 － F2 ダイアグラム

成人男性の F1-F2 ダイアグラム ^F1-F2 ダイアグラムの年齢・性差

(12)

声紋　～　音声のスペクトログラムのこと

広帯域スペクトログラム　　　　　狭帯域スペクトログラム

(13)

有声音と無声音

• 声帯振動を伴う音声を有声音

• 母音，有声子音 (b d g)

• 声帯振動を伴わない音声を無声音

• _{(p t k s)}

• 破裂音 (p t k) ，摩擦音 (s)

(14)

音声合成

• 有声音の音源：声帯音源 ( 三角波 )

• 無声音の音源：白色雑音

• 上記に声道フィルターを通して合成する技術を音声合成という

(15)

人工喉頭

• 喉頭がんや事故などで喉頭を失った人に声帯音源となる信号を提供する装置

• 声道は本人のものを従来通り使う．

(16)

ヘリウムボイス

• ヘリウムを吸ってから発話すると，甲高い声に変化する現象

• ヘリウムは軽いので同じ力で話しても共振周波数が異なるためフォルマントが移動する