発声器官の機械系による構成と音声獲得メカニズムの解明

阐明发声器官的机械结构和声音获取机制

• 批准号: 11780294
• 负责人: 澤田 秀之
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Kagawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11780294/
• 关键词: 音声; 発声器官; 機械モデル; 聴覚フィードバック; 学習; ヒューマンインタフェース; 人工声帯; 声道モデル

人間の発声器官は主に、肺、声帯、声道、舌、口蓋とそれらを動かす筋肉などから成り、互いに適当な位置や形状を形成することにより音声が生成される。本研究は、人間と同等の発声器官を機械系によって構成し、聴覚フィードバックと自己学習によって人間の音声学習過程を再現し、また人間らしい発声手法を獲得させることを目的としてきた。人間の発声機構は大きく分けて、声帯振動による音源の生成と、声道部共鳴によるホルマントの付加という二つの働きによって構成されている。主として顎や舌の非定常な動作によって引き起こされる変化から子音が生成され、母音は定常的な声道形状を形成することによって生成される。この発声機構を、エアコンプレッサ、圧力調節弁、流量調節弁、人工声帯、調音用共鳴管、マイクロホン、音声解析用計算機から成る機械系モデルによって構築した。7つのモータ(流量操作:1、声帯操作:1、共鳴管操作:5)によって機械系をダイナミックに制御することにより、聴覚フィードバックを用いた学習によって人間のように機械系が自ら音声を獲得できることを示した。特に本年は、音声から発声動作を逆推定する処理にニューラルネットワーク(NN)を適用した。学習時において、NNはシステムが生成した音響の音響パラメータを入力とし、そのときの制御パラメータを教師信号とすることで、ある音響を生成するために必要な声道の形状を学習する。学習後、NNを声道モデルに対し直列につなぐ。NNに生成したい音響の音響パラメータを入力し、出力された制御パラメータから求められる声道の形状に変化させることによって、望む音響を生成することが可能となった。今後は、機械モデルによる音声獲得と人間の学習機構の解明を通して、新しいヒューマンインタフェース実現に向けての検討をおこなっていく。

Human の 発 acoustic organ は に Lord, lung, acoustic 帯, channel, tongue, flap と そ れ ら を dynamic か す brawn な ど か ら り, mutual い に な position appropriate を や shapes form す る こ と に よ り sounds が generated さ れ る. は, this study human と equal の 発 sound organs を mechanics department に よ っ て し, hearing フ ィ ー ド バ ッ ク と に study よ っ て を reappear し の sounds of learning process and ま た human ら し い 発 acoustic technique を get さ せ る こ と を purpose と し て き た. Human の 発 sound institutions は large き く points け て, acoustic vibration に 帯 よ る audio の generated と, vocal tract resonance に よ る ホ ル マ ン ト の plus と い う two つ の 働 き に よ っ て constitute さ れ て い る. Main と し て jaw や tongue の unsteady な action に よ っ て lead き up こ さ れ る variations change か ら consonants が generated さ れ, vowel は stationary な track shape を form す る こ と に よ っ て generated さ れ る. こ の 発 sound institutions を, エ ア コ ン プ レ ッ サ, pressure adjusting chemical, chemical flow regulation, artificial acoustic 帯, tuning with resonance tube, マ イ ク ロ ホ ン, analytical computer sounds か ら into る mechanics department モ デ ル に よ っ て build し た. 7 つ の モ ー タ (traffic operation: 1, sound 帯 operation: 1, the resonance tube operation: 5) に よ っ て mechanics department を ダ イ ナ ミ ッ ク に suppression す る こ と に よ り, hearing フ ィ ー ド バ ッ ク を with い た learning に よ っ て human の よ う に mechanics department が since ら sounds を get で き る こ と を shown し た. に this year は, sounds か ら 発 sound action を inverse presumption す る 処 Richard に ニ ュ ー ラ ル ネ ッ ト ワ ー ク (NN) を applicable し た. When studying に お い て, NN は シ ス テ ム が generated し た sound の パ ラ メ ー タ を と into force し, そ の と き の suppression パ ラ メ ー タ を teacher signal と す る こ と で, あ る sound を generated す る た め に な necessary channel の shape を learning す る. After learning, the NNを channel モデ に に に is in direct line with the vertical channel に に なぐ なぐ. NN に generated し た い sound の パ ラ メ ー タ を し into force, output さ れ た suppression パ ラ メ ー タ か ら o め ら れ る track の shape に variations change さ せ る こ と に よ っ て, む sound を generated す る こ と が may と な っ た. Future は, mechanical モ デ ル に よ る sounds と の human learning institutions の interpret を tong し て, new し い ヒ ュ ー マ ン イ ン タ フ ェ ー ス be am に to け て の beg を 検 お こ な っ て い く.

项目成果

佐治裕一郎,Pitoyo Hartono,橋本周司,澤田秀之: "声道物理モデルによる音響生成"情報処理学会研究報告. MUS-36. 13-18 (2000)

Yuichiro Saji、Pitoyo Hartono、Shuji Hashimoto、Hideyuki Sawada：“使用声道物理模型生成声音”日本信息处理学会研究报告 13-18 (2000)。

佐治裕一郎,Pitoyo Hartono,橋本周司,澤田秀之: "声道物理モデルのニューラルネットワークによる制御"情報処理学会 第62回全国大会 講演論文集. (2001)

Yuichiro Saji、Pitoyo Hartono、Shuji Hashimoto、Hideyuki Sawada：“使用神经网络控制声道物理模型”第 62 届日本信息处理学会全国会议论文集（2001 年）。

澤田 秀之: "発声機構の機械モデルとその聴覚フィードバック制御"計測自動制御学会 さぬき制御システム研究会. (2000)

Hideyuki Sawada：“发声机制的机械模型及其听觉反馈控制”赞岐控制系统研究组，仪器与控制工程师学会（2000）。

Hideyuki Sawada and Shuji Hashimoto: "Mechanical Model of Human Vocal System and Its Control with Auditory Feedback"JSME International Journal, Series C. Vol.43,No.3. 645-652 (2000)

Hideyuki Sawada 和 Shuji Hashimoto：“人类发声系统的机械模型及其听觉反馈控制”JSME 国际期刊，C 系列，第 43 卷，第 3 期。

Hideyuki Sawada: "Mechanical Construction of Human Vocal System for Singing VoiceProduction"The International Journal of the Robotics Society of Japan. (掲載予定). (2000)

Hideyuki Sawada：“人类发声系统的机械构造”日本机器人学会国际杂志（2000 年）。