雑音・残響環境下における外国語音声聴取

成 瞑 大 学 理 工 学 研 究 報 告 J.Fac.Sci.Tech.,SeikeiUniv. Vol.53No.2(2016)pp.7-10

雑 音 ・残 響 環 境 下 に お け る外 国 語 音 声 聴 取

増 田 斐 那 子*1 Non-nativespeechperceptioninbackgroundnoiseandreverberation HinakoMASUDA*1 ABSTRACT:Perceivingspeechinnon-laboratoryenvironmentsischallengingforbothnativeandnon-nativelisteners,eveniftheyareabletoperfbrmwellinlaboratory(quiet)environment.Thedifficultyof speechperceptionbynon-nativelistenersiscausedbythedifferencesinthephonologicalsystemsofthe listener'snativeandtargetlanguages.Thisdifficultyismagnifiedwiththepresenceofbackgroundnoise andreverberation,bothofwhichareoftenpresentinreal-lifelisteningenvironments.Additionally,accurate perceptionofnon-nativespeechsoundsremainsdifficultregardlessofthelisteners'proficiencyinthetarget language.Thispaperstatesanoverviewofthedi伍cultyofnon-nativespeechperception,focusingon consonants,andhowitsresearchresultscouldbeimplementedtothedevelopmentofperceptualtraining materialS. Keywordsnon-native,speechperception,backgroundnoise,reverberation (ReceivedSeptember26,2016) 1.は じ め に 我 々 が 日常 生 活 で 用 い る 『言 語 』 は コ ミ ュ ニ ケ ー シ ョ ン を 行 うた め の シ ス テ ム で あ る 。 本 稿 で は 、 音 声 言 語 を コ ミ ュ ニ ケ ー シ ョ ン 媒 体 と して 考 え 、 音 声 知 覚 の 観 点 か ら 「非 母 語 音 声 の コ ミ ュ ニ ケ ー シ ョ ン 特 性 」 を 探 り、 言 語 教 育 に 応 用 す る こ と を 目 的 と す る 。 音 声 言 語 を 用 い て コ ミ ュ ニ ケ ー シ ョ ン を 取 る 際 、「話 し 手 」 と 「聞 き 手 」 が 存 在 す る(Fig.1参 照[1])。 音 声 を 媒 体 と し た コ ミ ュ ニ ケ ー シ ョ ン が 成 功 す る に は 「話 し手 」 が 意 図 し た メ ッ セ ー ジ が 「聞 き 手 」 に 正 し く 伝 わ る こ と が 前 提 と な る 。 つ ま り、 話 し手 が 意 図 した メ ッ セ ー ジ と 聞 き 手 が 受 け 取 っ た メ ッ セ ー ジ が 一 致 した 場 合 に コ ミ ュ ニ ケ ー シ ョ ン が 成 立 す る 。 た だ し 、 日常 生 活 で 音 声 言 語 を 用 い て コ ミ ュ ニ ケ ー シ ョ ン を 取 る 場 合 、 「雑 音(残 響 を 含 む)」 お よ び 「文 脈 を 手 掛 か り と し た 予 測 性 の 欠 如 」 が 正 確 な メ ッ セ ー ジ の 伝 達 を 妨 げ る 要 因 と な り得 る 。 本 稿 で は 特 に 「雑 音 」 に 着 目 す る 。 空 港 、 電 車 、 駅 の ホ ー ム 、 カ フ ェ テ リア な ど 、 周 囲 に *1:理 工 学 部 共 通 基 礎 講 師(h _-masuda@st .seikei.acjp) 話 し声 や 残 響 が 蔓延 して い る 中で 重 要 な 情 報 を聴 き取 る こ とは 、母 語 で あ っ て も 困難 とな り得 る[2,3]。外 国 語 音 声 を 聞 き 取 る場 合 、 非母 語 話者 が雑 音 と残 響 か ら受 け る 影 響 は母 語 話 者 よ り も大 き く、 子 音や 母 音 とい っ た 単 音 の正 確 な聴 取能 力 が低 下す る こ とが 知 られ て い る[4-6]。 外 国語 音 声 の 聞 き 取 りが 困難 で あ る理 由は 、 学 習者 の 母 語 の音 韻 体 系 と学 習対 象 とす る外 国語 の 音 韻 体 系 の 違 い に あ る。 本 稿 で調 査 の 対象 とす る聴 取者 グル ー プ は ア メ リカ 英 語 母 語 話 者 と 日本 語 母 語 話 者(非 英 語 母 語 話 者)で あ る が 、 ア メ リカ英 語 は子 音 音 素/pbtdkgt∫(七mnηfv e6sz∫3h』jwl/が24個 あ るの に 対 し、 日本 語 は16個/P btdkgtsNmnrszhjw/で あ り、 英語 子 音 よ りも少 な い[7]。 した が って 、8個 の ア メ リカ 英 語 子 音 は 日本 語 母 語 話 者 の音 韻 体 系 に存 在 せ ず 、 日本 語 母 語 話者 が 英 語 の /」/一/1/を日本 語 の/r/として知 覚 す る傾 向 が あ る よ うに[2,3, 7]、 日本 語 に存 在 しな い 音 素 は 存 在 す る音 素 と同化 して 知 覚 す る傾 向 が あ る[8]。この よ うな 理 由か ら多 くの 日本 語 母 語 話 者 に とっ て 一部 の ア メ リカ英 語 子 音 の 知 覚 は 困 難 とな る が 、 日本 語 母 語 話 者 の 英語 習 熟 度 が雑 音 環 境 下 で の英 語 子 音 の知 覚 に どの よ うな影 響 を 及 ぼ す か 、 そ の 全 貌 は ま だ 明 らか に な っ て い な い。 さ らに 、 英 語 習 熟 度 一7一

成 践 大 学 理 工 学 研 究 報 告 Vol.52No.2(2015.12) .9P卜1Al{llR .一 ヘー 一 一 一 一 一 一 「.

LISTENER

一

Fig.1Speechchain(Denes&Pinson,1963) が 高 い バ イ リンガ ル 話 者 で も、 非 母 語 話 者 で あ る限 りは 母 語 話者 並 み の 正確 性 に は 満 た な い こ と も報 告 され て い る[9-11]。 しか し、 一 般 的 に 用 い られ て い る外 国 語 リス ニ ン グ教 材 は雑i音や残 響 を 考 慮 した もの は 少 な く、 雑 音 や 残 響 が 蔓延 す る 日常 生 活 で 外 国 語 音 声 を正 確 に 聴 取 で き る よ う に な るに は 教材 開発 の 改 良 に 余 地 が あ る と考 え られ る。 筆 者 の研 究 テ ー マ は 、 日本 人 英 語 学 習 者 を対 象 と した 英 語 リス ニ ング 教材 開 発 に 貢 献 す べ く、 雑 音 ・残 響 下 で 学 習者 に とっ て難 しい 英 語 音 声 を探 り、 ま た 正 確 な 聞 き取 りが で き な い 場 合 どの よ うな 聞 き間 違 い が あ るの か 調 べ 、 解 析 結 果 を も とに 雑 音 ・残 響 下 で 英 語 音 声 を正 確 に聞 き 取 れ る よ うに な る聴 取 訓 練 教材 を 開 発 す る こ とで あ る。 2.雑 音 環 境 下 に お け る外 国 語 音 声 聴 取 実 験 以 下 に 、2016年8月 に 開 催 さ れ たlnter-Noise2016[12] で 発 表 し た 実 験 結 果 を 紹 介 す る 。 2.1聴 取 実 験 の 概 要 本 実 験 に は 、 ア メ リカ 英 語 話 者25名 と 日本 人 英 語 学 習 者17名 、 合 計42名 の 若 年 健 聴 者(20∼30代)が 参 加 し た 。実 験 で 用 い た 刺 激 音 は 、ア メ リカ 英 語 の23子 音[p btdkgtf(ilmnfve6sz∫3h」jw1]で 、 そ れ ぞ れ"You areabouttohear[aCa]"(C:タ ー ゲ ッ ト子 音)と い う コ ン テ ク ス ト内 に 埋 め 込 む 形 式 を 取 っ た 。 こ れ ら の 音 声 を 、 背 景 雑 音 な し ・あ りの 聴 取 環 境 下 で 参 加 者 に 提 示 した 。 背 景 雑 音 は 、刺 激 音[aCa]が 始 ま る1秒 前 か ら 終 わ る1秒 後 ま で の 区 間 に 渡 っ て 重 畳 し た 。 雑 音 に は 、 先 行 研 究[2]で 母 語 話 者 ・非 母 語 話 者 間 で 最 も 差 が 生 じた 複 数 の 話 者 に よ る バ ブ ル ノ イ ズ[13]を 用 い た 。 こ の ノ イ ズ は 、外 国 語 学 習 者 が 日 常 生 活 で 遭 遇 す る こ と が 多 い で あ ろ う聴 取 環 境 を 想 定 し た も の で 、 長 時 間 ス ペ ク トル お よ び 時 間 的 変 動 が 人 の 音 声 に 近 い 。 重 畳 し た バ ブ ル ノ イ ズ は 刺 激 音 毎 に 異 な っ た 。 刺 激 音 は 日英 バ イ リ ン ガ ル 話 者(女 性)に よ る 発 話 を デ ィ ジ タ ル サ ウ ン ド レ コ ー ダ(MarantzPMD660)お よ び マ イ ク ロ ホ ン(SONYECM-23F5)を 用 い 、 サ ン プ リ ン グ 周 波 数48kHzで 録 音 し 、録 音 後16kHzに ダ ウ ン サ ン プ リ ン グ し た 。 刺 激 音 は 、 最 も難 易 度 が 低 い 雑 音 の な い 条 件 か ら の 学 習 効 果 を 避 け る た め 、1)雑 音 あ り(Signal-to-Noise Ratios=OdB,5dB,10dB)(以 下 、SNR)、2)雑 音 な し の 順 番 で 提 示 し た 。 全 て の 試 行 は 各 セ ッ シ ョ ン 内 で ラ ン ダ ム に 提 示 し た 。 参 加 者 は ヘ ッ ドホ ン(STAXSR-303、 ま た はSTAXSRM-323A、 一 部 の 英 語 母 語 話 者 はSennheiserHD280Pro)、 お よ びUSBオ ー デ ィ オ ア ン プ(ONKYOMA-500U)を 介 し て 刺 激 音 を 聴 取 し た 。 一 部 の 英 語 母 語 話 者 はMacコ ン ピ ュ ー タ か ら 直 接 ヘ ッ ドホ ン を 介 し て 刺 激 音 を聴 取 し た_{。 実} 験 手 順 の 確 認 を 行 う た め 、全 て の 参 加 者 は 練 習 問 題23試 行(SNR3条 件 ×6子 音+雑 音 な し条 件5子 音)を 行 っ た 上 で 本 実 験460試 行 に 進 ん だ(23子 音 ×聴 取 環 境4条 件 ×5 回 繰 り返 し)。練 習 問 題 、本 実 験 、 と も に 回 答 の 正 誤 フ ィ ー ドバ ッ ク は な か っ た_{。参 加 者 は 提 示 され た 音 声 を 聴 き 、} 聴 こ え た 音 声 と最 も 近 い 子 音 を パ ソ コ ン 上 の 実 験 イ ン タ ー フ ェ ー ス に 表 示 され た23子 音 か ら選 択 し て 回 答 し た (Fig.2参 照)。 全 て の 実 験 手 続 き に はPraat[14]を 用 い た 。 一8一

成 践 大 学 理 工 学 研 究 報 告 Vol.52No.2(2015.12) Fig.2Experimentalinterface 2.2結 果 ア メ リカ 英 語 話 者 、 日本 人 英 語 学 習 者 、 と も に 雑 音 の な い 条 件 と 比 較 してSNRが 低 く な る に つ れ て 正 答 率 が 低 下 し た 。 本 稿 で は 、 日本 人 英 語 学 習 者 の 結 果 の み に 注 目 し て 報 告 す る。 日本 人 英 語 学 習 者 に お け る 聴 取 条 件 問 の 正 答 率 の 低 下 は 、子 音 の 聞 こ え 度(sonority)、 す な わ ち 鼻 音 一 閉 鎖 音 一 破 擦 音 一 接 近 音 一 摩 擦 音 の 順 と ほ ぼ 一 致 す る こ と が 分 か っ た 。 日本 人 英 語 学 習 者 の 結 果 を さ ら に 海 外 在 住 経 験 を 踏 ま え て 再 解 析 す る と 、 海 外 在 住 経 験(英 語 圏)の あ る 聴 取 者 グ ル ー プ は 経 験 の な い グ ル ー プ と 比 較 して 、 摩 擦 音(t(7795)=4.028,p<0.00)と 接 近 音approximants(t (7795)-3,28,p-0.001)の 正 答 率 が 有 意 に 高 い こ とが 明 ら か に な っ た 。 摩 擦 音 と接 近 音 は 日本 人 英 語 学 習 者 に と っ て 困 難 と さ れ る 代 表 的 な 子 音 グ ル ー プ で あ る こ と か ら 、 海 外 在 住 経 験 、 つ ま り雑 音 を 含 む 環 境 下 で 英 語 に 触 れ る 時 間 が 海 外 在 住 未 経 験 者 と 比 較 し て 長 い 学 習 者 は 特 定 の 子 音 聴 取 の 正 確 性 が 上 昇 す る 可 能 性 が 示 唆 さ れ た 。 ま た 、 こ の よ う な 聴 取 傾 向 は 雑 音 の み な ら ず 、 残 響 環 境 下 で も 類 似 す る 結 果 が 得 ら れ た(2016年9月 に 開 催 さ れ たIntemational CongressofAcoustics[15]で 報 告 済)。 3.今 後 の 課 題:聴 取 訓 練 教 材 の 開 発 現在 、英 語 の聴 き取 り訓練 を 目的 と した教 材 の 多 くは 、 実 環 境 か ら程 遠 い 雑 音 ・残 響 の な い 理 想 的 な 聴 取 環 境 で 訓 練 を行 うもの で あ る。 これ ま で の 研 究 結 果 に よ り、 た とえ雑 音 ・残 響 が 付加 され て い な い 試 験 環 境 や 学 習 時 に 正確 に 聞 き 取 れ た と して も、 実 環 境 で は 同 様 に聞 き取 れ る とは 限 らな い こ とが 分 か っ て い る。 した が って 、 これ ま で の研 究 結 果 を 用 い て 、 よ り実 環 境 に 近 い 雑 音 ・残 響 環 境 下 に お い て 日本 人 英 語 学 習 者 が 正 確 な 聴 取 が 困 難 で あ る音 を 突 き 止 め 、 さ らに は 習 熟 度 、 雑 音 ・残 響 の 量 を 考 慮 した聴 取 訓練 教 材 を 開発 す る こ とが 最 終 的 な研 究 目 的 とな る。 よ り実環 境 に近 い 中で聴 取 で き る訓 練 を行 う とい う、 これ ま で に な い新 しい聴 取 訓 練 方 法 を学 習者 に 提 供 す る こ とで今 後英 語 を使 用 して 世 界 で 活 躍 す る人材 育成 につ な が る こ とが期 待 され る。

参考文献

[1]DenesPB&PinsonEN.TheSpeechChain:ThePhysics andBiologyofSpokenLanguage.BellTelephone Laboratories,Inc.,1963. [2]CutlerA;WeberA;SmitsR&CooperN.Pattemsof Englishphonemeconfusionsbynativeandnon-native listeners.JournaloftheAcousticalSocietyofAmerica, 116(6),pp.3668-3678,2004. [3]GarciaLecumberriML&CookeM.Effectofmaskertype onnativeandnon-nativeconsonantperceptioninnoise, JoumaloftheAcousticalSocietyofAmerica,119(4), pp.2445-2454,2006. [4]TakataY&NabelekAK.Englishconsonantrecognition innoiseandinreverberationbyJapaneseandAmerican listeners,JoumaloftheAcousticalSocietyofAmerica,88 (2),pp.663-666,1990. [5]NabelekAK&DonahueAM.Perceptionofconsonantsin reverberationbynativeandnon-nativelisteners.Joumal oftheAcousticalSocietyofAmerica,75(2),pp.632-634, 1984. [6]MasudaH&AraiT,IdentificationofEnglishvoiceless fricativesinmultispeakerbabblenoisebynativeJapanese andEnglishlisteners:InfluenceofEnglishproficiency, AcousticalScienceandTechnology,34(5),pp.356-360, 2013. [7]VanceTJ.TheSoundsofJapanese.Cambridge: CambridgeUniversityPress,2008. [8]MasudaH.MisperceptionpattemsofAmericanEnglish consonantsbyJapaneselistenersinreverberantandnoisy environments,SpeechCommunication,79,pp.74-87, 2016. [9]MayoLH;FlorentineM;BuusS.Ageofsecond-language acquisitionandperceptionofspeechinnoise,Journalof Speech,LanguageandHearingResearch,40,pp.686-693, 1997. [10]RogersCL;ListerJJ;FeboDM;BesingJM;Abrahams HB.Effectsofbilingualism,noise,andreverberationon 一9一

成 践 大 学 理 工 学 研 究 報 告 Vol.52No.2(2015.12) speechperceptionbylistenerswithnormalhearing, AppliedPsycholinguistics,27,pp.465-485,2006. [11]MasudaH;AraiT&KawaharaS.Identificationof Englishconsonantsinintervocaliccontextsin multispeakersbabblenoisebyJapaneselisteners-CorrelationbetweenEnglishproficiencyandconsonant identificationability,AcousticalScienceandTechnology, 36(1),pp.31-34,2015. [12]Masuda,H.EffectofconsonantmanneronL2speech perceptioninmultispeakerbabblenoise,Proceedingsof Inter-noise2016,pp.402-407,Hamburg,Germany, August21-24,2016. [13]VargaA;SteenekenHJM.Assessmentforautomatic recognitionII:NOISEX-92:adatabaseandanexperiment tostudytheeffectofadditivenoiseonspeechrecognition systems,SpeechCommunication,12(3),pp.247-251, 1993. [14]BoersmaP&WeeninkD.Praat:doingPhoneticsby computer[Computerprogram]Version5.3.66,retrieved fromhttp://www.praat.org/,2014. [15]Masuda,H.EffectofconsonantmanneronL2speech perceptioninreverberation,ProceedingsofInternational CongressofAcoustics2016,PaperICA2016-185,Buenos Aires,Argentina,September5-9,2016. 一10一