JP2000347560A - 発音採点装置 - Google Patents

発音採点装置

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JP2000347560A
JP2000347560A JP11160564A JP16056499A JP2000347560A JP 2000347560 A JP2000347560 A JP 2000347560A JP 11160564 A JP11160564 A JP 11160564A JP 16056499 A JP16056499 A JP 16056499A JP 2000347560 A JP2000347560 A JP 2000347560A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】従来より普及している語学の音声教材を利用
し、簡略な構成で発音の善し悪しを採点できる発音採点
装置を提供する。 【解決手段】教材の音声をMDプレーヤ2から入力し、
これをスピーカ11から出力するとともにDSP13で
ストレスアクセント、トニックアクセント、イントネー
ションなどを分析する。分析結果はメモリ14に記憶す
る。次にマイク3から学習者の練習の音声を入力し、上
記教材の音声と同様にDSP13でそのストレスアクセ
ント、トニックアクセント、イントネーションなどの発
音情報を分析する。学習者の音声の発音情報が教材のも
のと同じであれば正しく発音していると考えられるた
め、両発音情報を比較し、その類似度に基づく採点結果
をディスプレイ22に表示する。これにより、採点のた
めの情報を持たない従来の音声教材を用いて学習者の発
音を採点することが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、CD、MD、テ
ープなど音声が記録されている語学教材を用いて、学習
者の発音を採点することができる発音採点装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】語学教材として、CD、MD、テープな
どに基本的なフレーズを録音したものがある。学習者は
この教材を再生して、手本の音声を聴きながら同じよう
に発音することで語学の学習をする。この学習は、主と
して母音、子音の発音、および、語句のアクセントやイ
ントネーションなどの発音について行われる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、学習者は、自
分の発音が正しく教材の発音を模倣しているかを確認す
ることができないため、自分が正しく学習できているか
どうかを確認することができず不安になるという問題点
があった。また、学習を重ねても学習の成果を確認する
ことができないという問題点があった。
【0004】一方、学習者が発音した音声を音声認識し
発音が正しいかを評価することも考えられる。しかし、
音声認識のアルゴリズムは極めて複雑であり、さらに、
音声認識したのちに、学習者の発音がその内容の表現と
して正しいものであるかを採点するためには、膨大なデ
ータを必要とするという問題点があった。
【0005】この発明は、従来より普及している教材を
利用し、簡略な構成で学習者の発音を採点できる発音採
点装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、音声
を入力する音声入力手段と、入力した音声から該音声の
発音に関する情報である発音情報を抽出する分析手段
と、第1の音声を入力して得た第1の発音情報および第
2の音声を入力して得た第2の発音情報を比較してその
類似度に基づく評価を出力する採点手段と、を備えたこ
とを特徴とする。
【0007】請求項2の発明は、前記発音情報は、スト
レスアクセント、トニックアクセント、イントネーショ
ン、周波数スペクトルのうち、少なくとも1つを含むこ
とを特徴とする。
【0008】この発明の発音採点装置は以下のようなも
のである。録音教材の再生音声や語学教師の発声など手
本となる音声を第1の音声として入力する。この手本と
なる音声は、通常は1文程度の長さの言葉で構成される
ものであり、学習者がこの音声に習ってリピートするこ
とで発音を学習する。第1の音声から第1の発音情報を
抽出する。発音情報は、たとえば、音声信号をFFT解
析するなどして求めたストレスアクセント、トニックア
クセント、イントネーション、周波数スペクトルの一種
であるフォルマントなどが含まれる。また、この発明に
おいては、ディジタル変換された音声波形データそのも
のも含む。次に学習者が手本に習った音声を第2の音声
として入力する。この第2の音声から第2の発音情報を
抽出する。そして、第1および第2の発音情報を比較
し、その類似度によって学習者の発音の習熟度を評価・
採点する。すなわち、学習者の発音が手本の音声の発音
に類似していれば上手く発音しているとして高い評価を
出力するようにする。
【0009】このように、学習者が手本として聴いてい
る教材等の音声をその場で入力してリファレンスデータ
として用い、学習者の発音を評価・採点するようにした
ことにより、従来から用いられている録音教材等をその
まま用いることができ評価・採点のための情報を特に必
要としない。
【0010】
【発明の実施の形態】図面を参照してこの発明の実施形
態である発音採点装置について説明する。図1は同発音
採点装置と接続されるポータブルMDプレーヤの使用形
態を示す図、図2は同発音採点装置のブロック図、図3
は同発音採点装置の押しボタンスイッチおよびディスプ
レイの構成を示す図、図4は同発音採点装置のメモリ構
成図である。図5は語学教材であるMDの記憶形態を示
す図である。また、図6は分析により抽出される発音情
報の例を示す図である。
【0011】この実施形態の発音採点装置は、外国語
(特に英語)のアクセントやイントネーションの練習に
用いられる装置であり、録音教材を再生した音声や教師
が発音した手本の音声を分析して記憶し、これに続いて
発音される学習者の音声を分析した結果と比較すること
でその類似度を割り出し、この類似度に基づいて学習者
の発音を採点するものである。
【0012】この実施形態では、MD(ミニディスク)
の語学教材を用いる例を示している。MDには、図5に
示すように英語の練習用のフレーズが順次記憶されてお
り、各フレーズ毎にインデックス(曲番)がふってあ
る。また、MDには、テキストデータを記憶するサブト
ラックが設けられており、この教材MDの場合には、デ
ィスク教材のタイトルや各フレーズ毎の内容を示すテキ
ストが記憶されている。ディスクのタイトルはディスク
をMDプレーヤにセットしたとき読み出され、各フレー
ズの内容を示すテキストはそのフレーズを再生するとき
読み出される。この発音採点装置では、入力されたテキ
ストデータを表示するディスプレイ22を備えている。
その表示態様は、例えば図3(A)のようなものであ
る。なお、MDに記録されるフレーズの内容を示すテキ
ストは、たとえば、「greeting」や「at t
he station」など場面を示す語句でもよく、
また、長文を記録可能な場合には、そのフレーズの文を
全部記録するようにしてもよい。
【0013】図1(A)において、上記MDの語学教材
がセットされたMDプレーヤ2はケーブル4を介してこ
の発明の実施形態である発音採点装置1と接続されてい
る。このケーブル4は図2に示すようにオーディオケー
ブル4aと制御ケーブル4bとを同軸に被覆したもので
ある。
【0014】一般的なポータブルMDプレーヤの通常の
使用形態は、図1(B)に示すように、本体2のコネク
タにリモコン5を接続し、このリモコンにステレオイヤ
ホン6を接続したものである。リモコン5は、複数のボ
タンスイッチを備え、ポータブルMDプレーヤ2本体の
電源オン/オフ、プレイ/ストップ、スキップ/スキッ
プバックなどを制御することができる。また、リモコン
5は液晶のディスプレイを備えており、MDから読み出
されたテキストを表示するようになっている。このた
め、ポータブルMDプレーヤ2のコネクタ2aには、オ
ーディオ信号を出力するジャックのほか、制御用信号を
入出力するコネクタが形成されている。
【0015】図1(A)おいて、発音採点装置1もケー
ブル4を介してMDプレーヤ2のプレイ/ストップ、ス
キップ/スキップバックなどを制御することができる。
学習者が発音採点装置1の操作パネルに設けられている
押しボタンスイッチ21を操作したとき、発音採点装置
1は、ケーブル4を介してポータブルMDプレーヤ2に
対して上記プレイ/ストップ、スキップ/スキップバッ
クなどのコマンドを送信し、MDプレーヤ2の動作を制
御する。
【0016】学習者が、所定の押しボタンスイッチ21
をオンして、MDプレーヤ2がフレーズを再生すると、
そのフレーズ音声がスピーカ11から出力される。学習
者がこれを聴いてこれに習って同じフレーズを発音する
とこれがマイク3から入力さされる。内部のDSP13
(図2参照)が、これら音声を分析してストレスアクセ
ント、トニックアクセント、イントネーションの発音情
報を抽出する。これら手本の発音情報(第1の発音情
報)および学習者の発音情報(第2の発音情報)を比較
してその類似度を割り出すことにより、学習者の発音を
採点する。採点結果は、ディスプレイ22に表示される
(図3(B)参照)。
【0017】図2において、オーディオケーブル4aは
採点装置1内でオーディオアンプ10およびA/Dコン
バータ12に接続されている。オーディオアンプ10に
はスピーカ11が接続されている。これにより、MDプ
レーヤ2が再生した教材MDのフレーズ音声は、アンプ
10で増幅されスピーカ11から出力される。すなわ
ち、ヘッドホン専用のポータブルMDプレーヤ2でもス
ピーカ11から音声を出力させることができるようにな
り、この採点装置1はポータブルMDプレーヤのアクテ
ィブスピーカを兼ねた構成になっている。
【0018】そして、制御ケーブル4bはコントローラ
20に接続されている。コントローラ20はインタフェ
ース等を内蔵した制御用のマイコンであり、この装置の
動作およびMDプレーヤ2の動作を制御するものであ
る。
【0019】このコントローラ20には、学習者が操作
する押しボタンスイッチ群21、再生中のフレーズの内
容や得点などを表示する液晶マトリクスのディスプレイ
22、前記A/Dコンバータ12、入力された音声信号
を処理するDSP13、処理結果が記憶されるメモリ1
4などが接続されている。
【0020】A/Dコンバータ12には、MDプレーヤ
2のほか学習者が音声を入力するマイク3も接続されて
いる。A/Dコンバータ12はアナログ信号の入力切換
スイッチを内蔵しており、コントローラ20の指示によ
り、MDプレーヤ2またはマイク3のいずれか一方を選
択して、そこから入力されるアナログ音声信号をディジ
タル信号に変換する。変換されたディジタルの音声信号
は、DSP13に入力される。
【0021】DSP13は、入力された音声信号に対し
てFFT解析などの処理を行い、信号レベル、周波数ス
ペクトルなどを時系列に演算して入力された音声の発音
を分析する。この分析により抽出される情報は、ストレ
スアクセント、トニックアクセント、イントネーション
などである。ストレスアクセントとは、フレーズ中の強
く発音する箇所(レベルの大きい箇所)であり、そのタ
イミングやレベルが抽出される(図6(A)参照)。ま
た、トニックアクセントとは、フレーズ中の高く発音す
る箇所(基本周波数の高い箇所)であり、そのタイミン
グや周波数が抽出される(図6(B)参照)。また、イ
ントネーションとは、フレーズの高低(基本周波数)の
抑揚であり、その抑揚曲線が分析され関数化される(図
6(B)参照)。なお、基本周波数は、FFT解析で求
められたピークのうち一番周波数の低いものである。ま
た、周波数スペクトルからフォルマントを抽出し、発音
されている母音を分析することも可能である。さらに、
周波数スペクトルから倍音構成比が算出される。この時
間的変動が一致すれば母音が類似していると評価するこ
とができる。
【0022】教材の音声および学習者の音声を順次入力
して上記分析を行い、抽出された第1の発音情報および
第2の発音情報をメモリ14の手本データ記憶エリア1
41および練習データ記憶エリア142に記憶する。
【0023】こののち、これら発音情報を比較して得点
を決定する。このとき、両方の発音情報が似ていれば学
習者の音声が教材の音声に近い発音をしているとして高
い得点にする。得点は、上記ストレスアクセント、トニ
ックアクセント、イントネーション毎に個別に算出する
とともに、これらを平均した総合得点を算出する。この
得点は、ディスプレイ22に表示されるとともにメモリ
14の得点蓄積エリア143に蓄積記憶される。なお、
この比較・採点の処理は、DSP13が行ってもよく、
コントローラ20が行ってもよい。
【0024】前記押しボタンスイッチ21は、図3
(A)に示すように、「次へ」スイッチ、「もう一度」
スイッチ、「戻る」スイッチ、「先頭へ」スイッチ、
「集計」スイッチ、「クリア」スイッチを有している。
このうち、「次へ」スイッチ、「もう一度」スイッチ、
「戻る」スイッチ、および、「先頭へ」スイッチが、プ
レイスイッチであり、このボタンスイッチが操作される
とMDプレーヤ2に対して再生の指示を送る。
【0025】発音採点装置1は、MDプレーヤ2に対し
て1フレーズ(1曲)ずつ手本の発音を再生するように
指示する。すなわち、あるフレーズ(曲)の0秒0フレ
ームから再生をスタートし、時間カウンタの値が次のフ
レーズの0秒0フレームになったとき再生を停止(ポー
ズ)するようにMDプレーヤ2に指示する。
【0026】こののち、「次へ」スイッチがオンされた
場合には、現在頭出しされているフレーズを再生するよ
うにMDプレーヤ2に指示する。また、「もう一度」ス
イッチがオンされた場合には、先程再生したフレーズに
戻って(スキップバックして)もう一度再生するように
MDプレーヤ2に指示する。また、「戻る」スイッチが
オンされた場合には、2回スキップバックし、先程再生
したフレーズのさらに前のフレーズに戻って再生を行う
ようにMDプレーヤ2に指示する。また、「先頭へ」ス
イッチがオンされた場合には、曲番号1のフレーズを再
生するようにMDプレーヤ2に指示する。プレイ、ポー
ズ、スキップバックなどは、全て前記コネクタ2aを介
して入力可能なコマンドである。
【0027】上記構成の発音採点装置1の使用の態様お
よび動作について説明する。発音採点装置1にポータブ
ルMDプレーヤ2が接続され、学習者がいずれかのプレ
イスイッチをオンすると、発音採点装置1は、この操作
に応じた指示をMDプレーヤ2に送信する。MDプレー
ヤ2は、この指示に応じたフレーズを再生する。図2に
おいて、MDプレーヤが再生した教材のフレーズ音声
は、発音採点装置1においてオーディオアンプ10およ
びA/Dコンバータ12に入力される。オーディオアン
プ10は、この手本のフレーズ音声を増幅しスピーカ1
1から出力する。同時にこの音声信号は、A/Dコンバ
ータ12でディジタル信号に変換され、DSP13に入
力される。DSP13は、この手本の音声信号を分析
し、ストレスアクセント、トニックアクセント、イント
ネーションからなる第1の発音情報を割り出す。割り出
された第1の発音情報はメモリ14の第1発音情報記憶
エリア141に記憶される。
【0028】次に、コントローラ20はA/Dコンバー
タ12をマイク3側に切り換え、学習者が発音する練習
の音声を入力する。学習者は、スピーカ11から出力さ
れる手本のフレーズ音声を聞いてアクセントやイントネ
ーションを確認し、これに習って同じように発音する。
この音声はマイク3およびA/Dコンバータ12を介し
てDSP13に入力される。DSP13はこの学習者の
練習の音声も上記手本の音声と同様に分析し、ストレス
アクセント、トニックアクセント、イントネーションを
第2の発音情報として割り出す。この第2の発音情報を
メモリ14の第2発音情報記憶エリア142に記憶す
る。
【0029】そして、第1および第2の発音情報が記憶
されると、これらの類似度を比較する。なお、第1、第
2の発音情報とも、フレーズ全体の発音時間、レベルの
強弱レンジ、周波数の高低レンジを正規化したのち比較
するようにする。そして、その類似度に基づいて得点を
算出する。
【0030】このとき、類似度の算出は、重ね合わせ法
など周知の技術を用いればよい。重ね合わせ法とは、第
1の発音情報、第2の発音情報それぞれにデータを曲線
(折れ線)化して重ね合わせ、はみ出した部分の面積の
大小で類似度を割り出す方式である。また、これ以外に
も、前後のデータを比較して値が増加しているか減少し
ているかのデータに変換し、手本データと練習データと
の間の増加中か減少中かの一致率によって類似度を算出
する方法などがある。
【0031】類似度に基づいて算出された得点は、上記
ストレスアクセント、トニックアクセント、イントネー
ション別に算出するとともに、これらを平均した総合得
点を算出し、図3(B)のように表示するとともに、こ
の得点を上記得点蓄積エリア143に蓄積記憶しててゆ
く。
【0032】学習者がプレイボタンをオンするごとに上
記のような動作が実行され、その都度そのときの発音に
対する得点が表示されるとともに、その得点が得点蓄積
エリア143に蓄積記憶されてゆく。そして、学習者が
集計ボタンをオンすると、それまで蓄積した得点を集計
して表示する。集計・表示の態様は、図3(C)に示す
ように全得点の平均点を表示する方式、同図(D)に示
すように練習を重ねてゆくにしたがって得点がどのよう
に推移したかを示す折れ線グラフを表示する方式などが
ある。
【0033】図7のフローチャートを参照して前記コン
トローラ20の動作を説明する。同図は、押しボタンス
イッチ21が操作された場合の動作を示している。ま
ず、s1〜s3でどのスイッチがオンされたかを検出す
る。プレイスイッチがオンされた場合には、s1の判断
でs5以下の動作に進む。ここで、プレイスイッチと
は、上述したように「次へ」スイッチ、「もう一度」ス
イッチ、「戻る」スイッチ、「先頭へ」スイッチの総称
である。
【0034】プレイスイッチがオンされると、このスイ
ッチ操作で指定されたフレーズの再生をMDプレーヤ2
に指示する(s5)。MDプレーヤ2が指定されたフレ
ーズの再生をスタートするとき、最初にサブデータとし
て記憶されているテキストデータを読み出して発音採点
装置1に入力する。コントローラ20は、これを読み取
ってディスプレイ22に表示する(s6)。このテキス
トデータに続いてMDプレーヤ2から手本のフレーズ音
声が入力される。コントローラ20は、A/Dコンバー
タ12をMDプレーヤ2側に切り換えるとともに、DS
P13に対してこの音声の分析を指示する。DSP13
は入力された音声を分析してストレスアクセント、トニ
ックアクセント、イントネーションからなる第1の発音
情報を割り出し(s7)、これを第1発音情報記憶エリ
ア141に記憶する(s8)。MDプレーヤ2から入力
されるフレーズ番号が次の番号になったとき(s9)、
MDプレーヤに対してポーズの指示を出して(s10)
再生を停止させる。
【0035】こののち、A/Dコンバータ12をマイク
3側に切り換えて学習者の音声の入力を許可する。学習
者の練習音声が入力されると、これを分析してストレス
アクセント、トニックアクセント、イントネーションを
割り出し(s11)、これを第2の発音情報として第2
発音情報記憶エリア142に記憶する(s12)。練習
音声の入力が終了するまで(s13)、これを継続す
る。練習音声の入力が終了すると、この練習音声の分析
結果である第2の発音情報と前記第1の発音情報とを比
較し(s14)、その類似度に基づいて今回の得点を算
出する(s15)。得点は、上記ストレスアクセント、
トニックアクセント、イントネーションの各項目につい
てそれぞれ個別に算出するとともにこれらを平均した総
合得点を算出する。そしてこれを図3(B)のような態
様で表示するとともに(s16)、メモリ14の得点蓄
積エリア143に蓄積記憶して(s17)、動作を終了
する。なお、上記s14,s15の比較・得点算出の処
理は、DSP13に行わせるようにしてもよい。
【0036】また、集計スイッチがオンされた場合には
(s2)、前記得点蓄積エリア143に記憶されている
得点を集計する(s20)。この集計結果をディスプレ
イ22に表示する(s21)。この集計・表示は、たと
えば、図3(C)、(D)に示す態様で行われる。一
方、クリアスイッチがオンされた場合にはメモリ14の
得点記憶エリア143をクリアして(s25)動作を終
了する。
【0037】上記実施形態では、一般的なポータブルM
Dプレーヤが備える特性を活かして発音採点装置1から
MDプレーヤ2を制御し、手本のフレーズ音声を1フレ
ーズずつ再生して学習者にも1フレーズずつ発音させ、
この発音を採点するようにしているが、この発明はこの
ような実施形態に限定されるものではない。
【0038】たとえば、手本の音声を再生する装置を利
用者がマニュアルで操作して手本音声を入力するように
してもよく、また、手本の音声は録音媒体に限定され
ず、教師などの生の発音を用いてもよい。このような場
合、手本入力スイッチや練習入力スイッチなどのキース
イッチを儲け、手本の音声の入力および練習の音声の入
力をそれぞれキースイッチ操作で装置に指示するように
すればよい。
【0039】また、上記実施形態では、入力された音声
のレベル包絡線や周波数スペクトルを分析し、これから
抽出したストレスアクセント、トニックアクセント、イ
ントネーションを用いて手本音声と練習音声とを比較す
るようにしたが、周波数スペクトル(フォルマント)か
ら割り出される母音を比較するようにしてもよく、ま
た、より簡略化する場合には、音声信号波形そのものを
比較するようにしてもよい。
【0040】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、手本の
音声を入力するとともにこれに習って発音された練習の
音声を入力してこれらを比較し、その類似度によって練
習の成果を評価するようにしたことにより、特に評価の
ための情報を持たない一般の音声教材を用いて、評価付
きの発音練習をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施形態である発音採点装置が接続
されるポータブルMDプレーヤとその接続形態を示す図
【図2】同発音採点装置のブロック図
【図3】同発音採点装置の押しボタンスイッチおよびデ
ィスプレイを示す図
【図4】同発音採点装置のメモリ構成図
【図5】語学教材であるMDの記憶形態を説明する図
【図6】同発音採点装置の音声分析の内容を説明する図
【図7】同発音採点装置の動作を示すフローチャート
【符号の説明】
1…発音採点装置、2…ポータブルMDプレーヤ、3…
マイク、4…ケーブル、4a…オーディオケーブル、4
b…制御ケーブル、10…オーディオアンプ、11…ス
ピーカ、12…A/Dコンバータ、13…DSP、14
…メモリ、141…第1発音情報記憶エリア、142…
第2発音情報記憶エリア、143…得点蓄積エリア、2
0…コントローラ、21…押しボタンスイッチ、22…
ディスプレイ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 音声を入力する音声入力手段と、 入力した音声から該音声の発音に関する情報である発音
    情報を抽出する分析手段と、 第1の音声を入力して得た第1の発音情報および第2の
    音声を入力して得た第2の発音情報を比較してその類似
    度に基づく評価を出力する採点手段と、 を備えた発音採点装置。
  2. 【請求項2】 前記発音情報は、ストレスアクセント、
    トニックアクセント、イントネーション、周波数スペク
    トルのうち、少なくとも1つを含む請求項1に記載の発
    音採点装置。
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