JP5701251B2 - 発音判定装置、発音判定方法、及びプログラム - Google Patents
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Description
本発明は、発音装置の良否を判定する発音判定装置、発音判定方法、及びプログラムに関する。
空制装置笛弁などの発音装置は、膜板の曲がり具合や蓋ねじの締め具合などにより音色が変化する。また、発音装置の利用者は、一定の音色の発音装置を用いたいという要望があるため、発音装置の提供者は、発音装置の良否を判定する必要がある。
従来、発音装置の良否の判定は、当該発音装置が発する音を検査員が聴くことで判定している。なお、発音装置が発する音を防音しつつ良否を判定する方法が、特許文献１に開示されている。また、発音装置が発する音から複数のパラメタを抽出して良否を判定する方法が、特許文献２に開示されている。
従来、発音装置の良否の判定は、当該発音装置が発する音を検査員が聴くことで判定している。なお、発音装置が発する音を防音しつつ良否を判定する方法が、特許文献１に開示されている。また、発音装置が発する音から複数のパラメタを抽出して良否を判定する方法が、特許文献２に開示されている。
発音装置の良否を検査員が聴くことで判定する手法を用いる場合、その検査員が熟練されていなければ、その微妙な音色の違いから良否の判定を行うことが難しく、また検査員の育成に時間がかかるという問題がある。
また、特許文献１に記載の手法を用いる場合、検査員は騒音計の計測結果と録音された発音装置の音色を聴くことで判定を行うため、音色の微妙な違いを判定するステップでは、検査員の技能に依存した判定を行わざるを得ないという問題がある。
また、特許文献１に記載の手法を用いる場合、検査員は騒音計の計測結果と録音された発音装置の音色を聴くことで判定を行うため、音色の微妙な違いを判定するステップでは、検査員の技能に依存した判定を行わざるを得ないという問題がある。
他方、特許文献２に記載の手法を用いる場合、検査員の技能に依存せずに発音装置の良否を判定することができる。具体的には特許文献２に記載の手法によれば、複数のパラメタそれぞれに対して閾値との比較を行う。しかしながら、発音装置は、単純に複数のパラメタが全て閾値以内であっても良品であるとは限らず、また複数のパラメタのいずれかが閾値を超えても不良品であるとは限らない。これは、あるパラメタと他のパラメタとがトレードオフの関係にあることがあるためである。
本発明の目的は、検査員の技能に依存せずに、発音装置の音色の判定を適切に実行する発音判定装置、発音判定方法、及びプログラムを提供することにある。
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、発音装置が発する音波から複数のパラメタを抽出するパラメタ抽出部と、優良な発音装置が発する音波に基づいて生成された単位空間における前記発音装置の音波のマハラノビス距離を、前記パラメタ抽出部が抽出したパラメタを用いて算出する優良距離算出部と、前記優良距離算出部が算出したマハラノビス距離が所定の閾値以下である場合に、前記発音装置が優良であると判定する発音判定部と、前記発音装置の調整方法毎に、当該調整方法による調整が必要な発音装置が発する音波に基づいて生成された単位空間における前記発音装置の音波のマハラノビス距離を、前記パラメタ抽出部が抽出したパラメタを用いて算出する不良距離算出部と、前記発音判定部が、前記発音装置が優良であると判定しなかった場合に、前記不良距離算出部が算出したマハラノビス距離のうち最も小さいものに関連付けられた調整方法を、前記発音装置の調整の指針として提示する指針提示部とを備えることを特徴とする。
また、本発明においては、前記パラメタ抽出部は、前記発音装置が発する音波から少なくとも音圧の時刻歴波形の微分特性及び積分特性を抽出することが好ましい。
また、本発明においては、前記パラメタ抽出部は、前記発音装置が発する音波から少なくとも当該音波の減衰量及び周波数特性を抽出することが好ましい。
また、本発明においては、前記指針提示部は、同一の発音装置の良否判定を複数回実行した場合、当該発音装置の調整前に前記優良距離算出部が算出したマハラノビス距離と当該発音装置の調整後に前記優良距離算出部が算出したマハラノビス距離とを、当該発音装置の調整の指針として提示することが好ましい。
また、本発明は、発音装置が発する音波から複数のパラメタを抽出するステップと、抽出した前記パラメタを用いて、優良な発音装置が発する音波に基づいて生成された単位空間における前記発音装置の音波のマハラノビス距離を算出するステップと、優良な発音装置が発する音波に基づいて生成された前記単位空間における前記マハラノビス距離が所定の閾値以下である場合に、前記発音装置が優良であると判定するステップと、前記発音装置の調整方法毎に、当該調整方法による調整が必要な発音装置が発する音波に基づいて生成された単位空間における前記発音装置の音波のマハラノビス距離を、抽出した前記パラメタを用いて算出するステップと、優良な発音装置が発する音波に基づいて生成された前記単位空間における前記マハラノビス距離が前記閾値より大きい場合に、調整が必要な発音装置が発する音波に基づいて生成された単位空間における前記マハラノビス距離のうち最も小さいものに関連付けられた調整方法を、前記発音装置の調整の指針として提示するステップとを有することを特徴とする発音判定方法である。
また、本発明は、コンピュータを、
発音装置が発する音波から複数のパラメタを抽出するパラメタ抽出部、
優良な発音装置が発する音波に基づいて生成された単位空間における前記発音装置の音波のマハラノビス距離を、前記パラメタ抽出部が抽出したパラメタを用いて算出する優良距離算出部、
前記優良距離算出部が算出したマハラノビス距離が所定の閾値以下である場合に、前記発音装置が優良であると判定する発音判定部、
前記発音装置の調整方法毎に、当該調整方法による調整が必要な発音装置が発する音波に基づいて生成された単位空間における前記発音装置の音波のマハラノビス距離を、前記パラメタ抽出部が抽出したパラメタを用いて算出する不良距離算出部、
前記発音判定部が、前記発音装置が優良であると判定しなかった場合に、前記不良距離算出部が算出したマハラノビス距離のうち最も小さいものに関連付けられた調整方法を、前記発音装置の調整の指針として提示する指針提示部
として機能させるためのプログラムである。
発音装置が発する音波から複数のパラメタを抽出するパラメタ抽出部、
優良な発音装置が発する音波に基づいて生成された単位空間における前記発音装置の音波のマハラノビス距離を、前記パラメタ抽出部が抽出したパラメタを用いて算出する優良距離算出部、
前記優良距離算出部が算出したマハラノビス距離が所定の閾値以下である場合に、前記発音装置が優良であると判定する発音判定部、
前記発音装置の調整方法毎に、当該調整方法による調整が必要な発音装置が発する音波に基づいて生成された単位空間における前記発音装置の音波のマハラノビス距離を、前記パラメタ抽出部が抽出したパラメタを用いて算出する不良距離算出部、
前記発音判定部が、前記発音装置が優良であると判定しなかった場合に、前記不良距離算出部が算出したマハラノビス距離のうち最も小さいものに関連付けられた調整方法を、前記発音装置の調整の指針として提示する指針提示部
として機能させるためのプログラムである。
本発明によれば、発音判定装置は、発音装置が発する音波から抽出したパラメタから求めたマハラノビス距離を用いて発音装置の音色を判定する。これにより、発音判定装置は、検査員の技能に依存せずに、発音装置の音色を適切に判定することができる。
以下、発音装置９００の良否を判定する発音判定装置１００について説明する。ここでは、良否判定対象となる発音装置９００として笛弁を用いて説明するが、この限りでなく、他の発音装置９００についても同様の処理を行うことができる。
まず、良否判定対象となる発音装置９００について説明する。
図１は、発音装置９００の断面図である。
発音装置９００は、振動により音を発する膜板９１０と、膜板９１０を挟んで固定する本体部９２０及び蓋部９３０からなる筐体と、本体部９２０と蓋部９３０とを固定するねじ９４０と、膜板９１０が発する音波にホーンロードをかけて音圧を上げるホーン部９５０とを備える。
本体部９２０の側面には、空気流入口９２１が設けられ、本体部９２０の膜板９１０と対向する面には、当該空気流入口９２１から流入する空気が流れる環状の通気溝９２２が設けられる。また、本体部９２０には、膜板９１０に直交する方向に、膜板９１０が発する音波を外部に放出するための放出孔９２３が設けられ、ホーン部９５０は当該放出孔９２３に挿入されることで固定されている。
発音装置９００の空気流入口９２１から空気が流入すると、当該空気は本体部９２０の通気溝９２２に流れる。そして、通気溝９２２から放出孔９２３へ空気が流れる際に、空気が膜板９１０を振動させることで、膜板９１０から放出孔９２３及びホーン部９５０を介して音波が発せられる。
図１は、発音装置９００の断面図である。
発音装置９００は、振動により音を発する膜板９１０と、膜板９１０を挟んで固定する本体部９２０及び蓋部９３０からなる筐体と、本体部９２０と蓋部９３０とを固定するねじ９４０と、膜板９１０が発する音波にホーンロードをかけて音圧を上げるホーン部９５０とを備える。
本体部９２０の側面には、空気流入口９２１が設けられ、本体部９２０の膜板９１０と対向する面には、当該空気流入口９２１から流入する空気が流れる環状の通気溝９２２が設けられる。また、本体部９２０には、膜板９１０に直交する方向に、膜板９１０が発する音波を外部に放出するための放出孔９２３が設けられ、ホーン部９５０は当該放出孔９２３に挿入されることで固定されている。
発音装置９００の空気流入口９２１から空気が流入すると、当該空気は本体部９２０の通気溝９２２に流れる。そして、通気溝９２２から放出孔９２３へ空気が流れる際に、空気が膜板９１０を振動させることで、膜板９１０から放出孔９２３及びホーン部９５０を介して音波が発せられる。
発音装置９００の音色は、膜板９１０の曲げ具合や、ねじ９４０の締め付け具合によって変化する。したがって、検査員は、発音装置９００が不良であると判定した場合、膜板９１０の中央部を中心として端部を曲げ伸ばしし、または、ねじ９４０を緩めたり締めたりすることで、発音装置９００の調整を行う。
《参考例》
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図２は、参考例に係る発音判定装置１００の構成を示す概略ブロック図である。
発音判定装置１００は、マハラノビス・タグチ法（ＭＴ法）により発音装置９００の良否を判定する装置であって、録音部１０１、パラメタ抽出部１０２、優良空間記憶部１０３、優良空間記録部１０４、優良距離算出部１０５（距離算出部）、発音判定部１０６、指針提示部１０７、前回指針記憶部１０８、前回距離記憶部１０９、Ｉ／Ｆ部１１０（インタフェース）を備える。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図２は、参考例に係る発音判定装置１００の構成を示す概略ブロック図である。
発音判定装置１００は、マハラノビス・タグチ法（ＭＴ法）により発音装置９００の良否を判定する装置であって、録音部１０１、パラメタ抽出部１０２、優良空間記憶部１０３、優良空間記録部１０４、優良距離算出部１０５（距離算出部）、発音判定部１０６、指針提示部１０７、前回指針記憶部１０８、前回距離記憶部１０９、Ｉ／Ｆ部１１０（インタフェース）を備える。
録音部１０１は、発音装置９００が発した音を録音する。
パラメタ抽出部１０２は、録音部１０１が録音した音の波形に基づいて複数のパラメタを抽出する。パラメタとしては、例えば、音圧の時刻歴波形の微分特性（変化量）、音圧の時刻歴波形の積分特性（存在量）、減衰量、周波数特性が挙げられる。
パラメタ抽出部１０２は、録音部１０１が録音した音の波形に基づいて複数のパラメタを抽出する。パラメタとしては、例えば、音圧の時刻歴波形の微分特性（変化量）、音圧の時刻歴波形の積分特性（存在量）、減衰量、周波数特性が挙げられる。
優良空間記憶部１０３は、優良距離算出部１０５によるマハラノビス距離の算出に用いる単位空間を記憶する。なお、単位空間とは、マハラノビス距離の算出の基準とするデータ群のことである。また、マハラノビス距離は、単位空間におけるパラメタの分散や相関に応じて重み付けがなされた距離であり、単位空間におけるデータ群との類似度が低いほど大きい値となる。
優良空間記録部１０４は、手本となる複数の発音装置９００（優良な発音装置９００）が発する音波からパラメタ抽出部１０２が抽出したパラメタを、優良な発音装置９００の単位空間として優良空間記憶部１０３に記録する。
優良空間記録部１０４は、手本となる複数の発音装置９００（優良な発音装置９００）が発する音波からパラメタ抽出部１０２が抽出したパラメタを、優良な発音装置９００の単位空間として優良空間記憶部１０３に記録する。
優良距離算出部１０５は、良否判定対象の発音装置９００が発する音波からパラメタ抽出部１０２が抽出したパラメタと優良空間記憶部１０３が記憶する単位空間とを用いて、良否判定対象の発音装置９００のマハラノビス距離を算出する。
発音判定部１０６は、優良距離算出部１０５が算出したマハラノビス距離が所定の閾値以下である場合に、発音装置９００が優良であると判定し、マハラノビス距離が所定の閾値を超える場合に、発音装置９００が不良であると判定する。
発音判定部１０６は、優良距離算出部１０５が算出したマハラノビス距離が所定の閾値以下である場合に、発音装置９００が優良であると判定し、マハラノビス距離が所定の閾値を超える場合に、発音装置９００が不良であると判定する。
指針提示部１０７は、発音判定部１０６によって発音装置９００が不良であると判定された場合に、前回指針記憶部１０８及び前回距離記憶部１０９が記憶する情報に基づいて、発音装置９００の膜板９１０を伸ばすべきか曲げるべきかを示す調整方法と、どの程度調整すべきかを示す調整加減とを、調整の指針として提示する。
前回指針記憶部１０８は、指針提示部１０７が前回提示した調整方法を記憶する。
前回距離記憶部１０９は、優良距離算出部１０５が前回算出したマハラノビス距離を記憶する。
前回指針記憶部１０８は、指針提示部１０７が前回提示した調整方法を記憶する。
前回距離記憶部１０９は、優良距離算出部１０５が前回算出したマハラノビス距離を記憶する。
Ｉ／Ｆ部１１０は、利用者から実行する処理内容（単位空間の記録処理または良否判定処理）の入力を受け付け、また良否判定の結果及び調整の指針をディスプレイに表示する。
図３は、Ｉ／Ｆ部１１０が表示する画面例を示す図である。
Ｉ／Ｆ部１１０は、ディスプレイに図３に示すような画面を表示させる。
表示画面には、単位空間の記録処理モードに遷移するための「単位空間ボタン」、良否判定モードに遷移するための「良否判定ボタン」、録音を開始するための「録音開始ボタン」が設けられる。「録音開始ボタン」の押下（クリック）により発音装置９００が発する音を録音すると、表示画面には録音した音波の時刻歴波形、及び当該音波から抽出されたパラメタ（図３の例では変化量と存在量）が表示される。また、良否判定が実行されると、当該良否の判定結果を示す表示（図３ではＯＫ／ＮＧのラベルの明滅）が表示され、判定結果がＮＧである場合は、さらに調整の方針として調整方法と調整加減とが提示される。
また、表示画面には、判定結果がＯＫである場合に、当該発音装置９００の調整が完了したことを発音判定装置１００に通知するための「設定完了ボタン」が設けられる。さらに、表示画面には、判定結果がＮＧであっても検査員が判定対象となる発音装置９００が優良であると判定した場合に当該発音装置９００を優良なものとして学習させるための「結果ＯＫ判定ボタン」が設けられる。
図３は、Ｉ／Ｆ部１１０が表示する画面例を示す図である。
Ｉ／Ｆ部１１０は、ディスプレイに図３に示すような画面を表示させる。
表示画面には、単位空間の記録処理モードに遷移するための「単位空間ボタン」、良否判定モードに遷移するための「良否判定ボタン」、録音を開始するための「録音開始ボタン」が設けられる。「録音開始ボタン」の押下（クリック）により発音装置９００が発する音を録音すると、表示画面には録音した音波の時刻歴波形、及び当該音波から抽出されたパラメタ（図３の例では変化量と存在量）が表示される。また、良否判定が実行されると、当該良否の判定結果を示す表示（図３ではＯＫ／ＮＧのラベルの明滅）が表示され、判定結果がＮＧである場合は、さらに調整の方針として調整方法と調整加減とが提示される。
また、表示画面には、判定結果がＯＫである場合に、当該発音装置９００の調整が完了したことを発音判定装置１００に通知するための「設定完了ボタン」が設けられる。さらに、表示画面には、判定結果がＮＧであっても検査員が判定対象となる発音装置９００が優良であると判定した場合に当該発音装置９００を優良なものとして学習させるための「結果ＯＫ判定ボタン」が設けられる。
上述したように、発音判定装置１００は、ＭＴ法により発音装置９００の良否を判定する。本参考例では、優良な複数の発音装置９００が発する音波から抽出したパラメタの束を単位空間とし、当該単位空間を基準にして発音装置９００の良否を判定するマハラノビス距離を算出する。このマハラノビス距離は、優良な発音装置９００の音波との違いが大きいほど大きい値を示す。そこで、発音判定装置１００は、当該マハラノビス距離が所定の閾値以下であるかに応じて、発音装置９００が優良であるか否かを判定する。例えば、判定対象となる発音装置９００のマハラノビス距離が所定の閾値以下である場合、発音判定装置１００は、当該発音装置９００が優良であると判定する。他方、判定対象となる発音装置９００のマハラノビス距離が所定の閾値より大きい場合、発音判定装置１００は、当該発音装置９００が不良であると判定する。
ここで、判定に用いる閾値は、単位空間を構成するパラメタの束それぞれのマハラノビス距離のうち最大のものより大きい値を用いることが好ましい。なお、単位空間を構成する複数のパラメタの束のマハラノビス距離の平均値は１となる。
ここで、判定に用いる閾値は、単位空間を構成するパラメタの束それぞれのマハラノビス距離のうち最大のものより大きい値を用いることが好ましい。なお、単位空間を構成する複数のパラメタの束のマハラノビス距離の平均値は１となる。
次に、発音判定装置１００が優良な発音装置９００の単位空間を生成する処理について説明する。
図４は、参考例に係る発音判定装置１００が優良な発音装置９００の単位空間を生成する処理を示すフローチャートである。
利用者が、Ｉ／Ｆ部１１０によって表示された画面において「単位空間ボタン」及び「録音開始ボタン」を押下した後に、優良な発音装置９００に一定の圧力で空気を供給することで発音装置９００を発音させると、録音部１０１は、発音装置９００から発せられた音を録音する（ステップＳ１）。なお、ステップＳ１において録音部１０１に録音させる音波を発する優良な発音装置９００は、熟練の検査員や発音装置９００の需要者が選定することが好ましい。次に、パラメタ抽出部１０２は、録音部１０１が録音した音の波形に基づいて複数のパラメタを抽出する（ステップＳ２）。本参考例では、パラメタ抽出部１０２は、音圧の時刻歴波形の変化量、存在量、減衰量、周波数特性を抽出する。
図４は、参考例に係る発音判定装置１００が優良な発音装置９００の単位空間を生成する処理を示すフローチャートである。
利用者が、Ｉ／Ｆ部１１０によって表示された画面において「単位空間ボタン」及び「録音開始ボタン」を押下した後に、優良な発音装置９００に一定の圧力で空気を供給することで発音装置９００を発音させると、録音部１０１は、発音装置９００から発せられた音を録音する（ステップＳ１）。なお、ステップＳ１において録音部１０１に録音させる音波を発する優良な発音装置９００は、熟練の検査員や発音装置９００の需要者が選定することが好ましい。次に、パラメタ抽出部１０２は、録音部１０１が録音した音の波形に基づいて複数のパラメタを抽出する（ステップＳ２）。本参考例では、パラメタ抽出部１０２は、音圧の時刻歴波形の変化量、存在量、減衰量、周波数特性を抽出する。
ここで、パラメタ抽出部１０２による変化量及び存在量の抽出方法について説明する。
図５は、音波の時刻歴波形の変化量及び存在量の算出方法を示す図である。
録音部１０１が、図５（Ａ）に示す時刻歴波形を取得した場合、パラメタ抽出部１０２は、波形の振幅を所定の間隔でサンプリングする標本線を定義する。そして、パラメタ抽出部１０２は標本線毎に、当該標本線と交差する点の個数を時刻歴波形の変化量として算出する。例えば、図５（Ａ）に示す第１の標本線は、時刻歴波形と２か所で交差している。したがって、第１の標本線における変化量は２となる。同様に、図５（Ａ）に示す第２の標本線は、時刻歴波形と４か所で交差している。したがって、第２の標本線における変化量は４となる。
なお、時刻歴波形は、複数の時刻でサンプリングした振幅値の集合によって表される。そのため、パラメタ抽出部１０２は、隣接する２つの音波の標本が、それぞれ標本線が示す振幅未満の値と当該標本線が示す振幅以上の値を示す組み合わせの個数を、変化量として算出することができる。
また、パラメタ抽出部１０２は標本線毎に、当該標本線が示す振幅以上の値をとる標本の個数を時刻歴波形の存在量として算出する。
図５は、音波の時刻歴波形の変化量及び存在量の算出方法を示す図である。
録音部１０１が、図５（Ａ）に示す時刻歴波形を取得した場合、パラメタ抽出部１０２は、波形の振幅を所定の間隔でサンプリングする標本線を定義する。そして、パラメタ抽出部１０２は標本線毎に、当該標本線と交差する点の個数を時刻歴波形の変化量として算出する。例えば、図５（Ａ）に示す第１の標本線は、時刻歴波形と２か所で交差している。したがって、第１の標本線における変化量は２となる。同様に、図５（Ａ）に示す第２の標本線は、時刻歴波形と４か所で交差している。したがって、第２の標本線における変化量は４となる。
なお、時刻歴波形は、複数の時刻でサンプリングした振幅値の集合によって表される。そのため、パラメタ抽出部１０２は、隣接する２つの音波の標本が、それぞれ標本線が示す振幅未満の値と当該標本線が示す振幅以上の値を示す組み合わせの個数を、変化量として算出することができる。
また、パラメタ抽出部１０２は標本線毎に、当該標本線が示す振幅以上の値をとる標本の個数を時刻歴波形の存在量として算出する。
パラメタ抽出部１０２が複数のパラメタを抽出すると、優良空間記録部１０４は、パラメタ抽出部１０２が同一の発音装置９００から抽出した複数のパラメタをパラメタの束として優良空間記憶部１０３に記録する（ステップＳ３）。発音判定装置１００は、上記ステップＳ１からステップＳ３の処理を、優良空間記憶部１０３が記憶するパラメタの束の数が、単位空間を構成し得る数に達するまで繰り返し実行する（ステップＳ４）。なお、単位空間を構成するパラメタの束の数は、品質工学上、パラメタの項目数の３倍以上であることが好ましいとされている。
次に、発音判定装置１００が発音装置９００の良否を判定する処理について説明する。
図６は、参考例に係る発音判定装置１００が発音装置９００の良否を判定する処理を示すフローチャートである。
発音判定装置１００の優良空間記憶部１０３に、単位空間を構成し得る充分な数のパラメタの束が記録されると、利用者は、Ｉ／Ｆ部１１０によって表示された画面において「良否判定ボタン」及び「録音開始ボタン」を押下し、検査対象となる発音装置９００に一定の圧力で空気を供給することで発音装置９００を発音させる。これにより録音部１０１は、発音装置９００から発せられた音を録音する（ステップＳ１１）。次に、パラメタ抽出部１０２は、録音部１０１が録音した音の波形に基づいて複数のパラメタを抽出する（ステップＳ１２）。なお、パラメタの抽出方法は、上述したステップＳ２におけるパラメタ抽出方法と同様である。このとき、Ｉ／Ｆ部１１０は、当該パラメタを画面に表示させる。
図６は、参考例に係る発音判定装置１００が発音装置９００の良否を判定する処理を示すフローチャートである。
発音判定装置１００の優良空間記憶部１０３に、単位空間を構成し得る充分な数のパラメタの束が記録されると、利用者は、Ｉ／Ｆ部１１０によって表示された画面において「良否判定ボタン」及び「録音開始ボタン」を押下し、検査対象となる発音装置９００に一定の圧力で空気を供給することで発音装置９００を発音させる。これにより録音部１０１は、発音装置９００から発せられた音を録音する（ステップＳ１１）。次に、パラメタ抽出部１０２は、録音部１０１が録音した音の波形に基づいて複数のパラメタを抽出する（ステップＳ１２）。なお、パラメタの抽出方法は、上述したステップＳ２におけるパラメタ抽出方法と同様である。このとき、Ｉ／Ｆ部１１０は、当該パラメタを画面に表示させる。
次に、優良距離算出部１０５は、パラメタ抽出部１０２が抽出したパラメタの束と、優良空間記憶部１０３が記憶する単位空間とを用いて、検査対象となる発音装置９００が発する音波のマハラノビス距離を算出する（ステップＳ１３）。
ここで、具体的なマハラノビス距離の算出方法について説明する。
優良距離算出部１０５は、まず優良空間から単位空間を構成するパラメタの束の集合体を取得し、パラメタ毎の平均値及び標準偏差を、以下に示す式（１）、式（２）によって求める。
優良距離算出部１０５は、まず優良空間から単位空間を構成するパラメタの束の集合体を取得し、パラメタ毎の平均値及び標準偏差を、以下に示す式（１）、式（２）によって求める。
但し、Ｍｉは、ｉ番目のパラメタの平均値を示す。また、ｖは単位空間を構成するパラメタの束の個数を示す。また、Ｘｉｊは、ｊ個目のパラメタの束のうちｉ番目のパラメタの値を示す。また、σｉは、ｉ番目のパラメタの標準偏差を示す。
次に、優良距離算出部１０５は、各パラメタの相関関係を示す共分散行列の逆行列を以下に示す式（３）によって求める。
但し、Ｒは、共分散行列を示し、Ｒ−１は、共分散行列の逆行列を示す。
次に、優良距離算出部１０５は、式（１）で算出した平均値及び式（２）で算出した標準偏差を用いて、ステップＳ１２で抽出したパラメタの束の値を、以下に示す式（４）により基準化することで、平均０、標準偏差１の確率変数に変換する。
但し、Ｘｉは、ステップＳ１２で抽出したｉ番目のパラメタの値を示し、ｘｉは、ｉ番目のパラメタの確率変数を示す。
次に、優良距離算出部１０５は、式（３）で算出した共分散行列の逆行列と、式（４）で算出した確率変数とを用いて、以下に示す式（５）により、検査対象となる発音装置９００が発する音波のマハラノビス距離を算出する。
但し、Ｄはマハラノビス距離を示し、ｋは、パラメタの種類の数を示す。
ステップＳ１３において優良距離算出部１０５が、検査対象となる発音装置９００が発する音波のマハラノビス距離を算出すると、発音判定部１０６は、当該マハラノビス距離が所定の閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。なお、上述したとおり、判定に用いる閾値は、単位空間を構成するパラメタの束それぞれのマハラノビス距離のうち最大のものより大きい値を用いることが好ましい。
発音判定部１０６は、当該マハラノビス距離が所定の閾値を超えると判定した場合（ステップＳ１４：ＮＯ）、発音装置９００が不良であると判定し、Ｉ／Ｆ部１１０は当該判定結果を画面に表示させる（ステップＳ１５）。次に、指針提示部１０７は、今回の判定が初回の判定であるか否かを判定する（ステップＳ１６）。指針提示部１０７は、今回の判定が初回の判定であると判定した場合（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、発音装置９００の膜板９１０を曲げるべきであることを示す調整方法、及びステップＳ１３において優良距離算出部１０５が算出したマハラノビス距離を示す調整加減を、調整の指針として、Ｉ／Ｆ部１１０が表示する画面上に提示する（ステップＳ１７）。
ここで、Ｉ／Ｆ部１１０は、利用者から「結果ＯＫボタン」または再度の「録音開始ボタン」の押下を受け付ける（ステップＳ１８）。「結果ＯＫボタン」が押下されるということは、発音判定部１０６は発音装置９００が不良であると判定したが、検査員によって発音装置９００が優良であると判定されたことを示す。他方、再度「録音開始ボタン」が押下されたということは、検査員が発音装置９００の調整を行い、当該発音装置９００についての次の良否判定が指示されたことを示す。
Ｉ／Ｆにおいて「録音開始ボタン」が押下された場合（ステップＳ１８：ＮＯ）、指針提示部１０７は、ステップＳ１３において優良距離算出部１０５が算出したマハラノビス距離を前回距離記憶部１０９に記録し、ステップＳ１７で提示した調整方法を前回指針記憶部１０８に記録する（ステップＳ１９）。そして、ステップＳ１１に戻り、利用者によって調整された後の発音装置９００の良否判定を行う。
他方、指針提示部１０７は、今回の判定が初回の判定でないと判定した場合（ステップＳ１６：ＮＯ）、ステップＳ１３において優良距離算出部１０５が算出したマハラノビス距離が、前回距離記憶部１０９が記憶するマハラノビス距離以下であるか否かを判定する（ステップＳ２０）。つまり、指針提示部１０７は、前回の判定後の調整によって発音装置９００の音色が改善したか否かを判定する。指針提示部１０７は、優良距離算出部１０５が算出したマハラノビス距離が、前回距離記憶部１０９が記憶するマハラノビス距離以下であると判定した場合（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、前回指針記憶部１０８が記憶する調整方法を、Ｉ／Ｆ部１１０が表示する画面上に提示する（ステップＳ２１）。これにより、発音装置９００の音色が改善していた場合、前回と同じ調整方法を提示することで、発音装置９００の音色を更に改善させることができる。
他方、ステップＳ２０において指針提示部１０７が、優良距離算出部１０５が算出したマハラノビス距離が、前回距離記憶部１０９が記憶するマハラノビス距離より大きいと判定した場合（ステップＳ２０：ＮＯ）、前回指針記憶部１０８が記憶する調整方法と反対の調整方法を、Ｉ／Ｆ部１１０が表示する画面上に提示する（ステップＳ２２）。つまり、前回の調整方法が発音装置９００の膜板９１０を曲げるべきであることを示す場合、発音装置９００の膜板９１０を伸ばすべきであることを調整方法として提示し、前回の調整方法が発音装置９００の膜板９１０を伸ばすべきであることを示す場合、発音装置９００の膜板９１０を曲げるべきであることを調整方法として提示する。これにより、発音装置９００の音色が悪化していた場合、前回と逆の調整方法を提示することで、発音装置９００の音色を改善させることができる。
また、指針提示部１０７は、ステップＳ２１またはステップＳ２２による調整方法の提示に加え、ステップＳ１３において優良距離算出部１０５が算出したマハラノビス距離と前回距離記憶部１０９が記憶するマハラノビス距離とを、調整加減としてＩ／Ｆ部１１０が表示する画面上に提示する（ステップＳ２３）。つまり、指針提示部１０７は、同一の発音装置９００の良否判定を複数回実行した場合、発音装置９００の調整前のマハラノビス距離と調整後のマハラノビス距離とを、調整の指針として表示する。これにより利用者は、指針提示部１０７は調整前の発音装置９００が発する音波のマハラノビス距離と調整後の発音装置９００が発する音波のマハラノビス距離の値に基づいて、どの程度調整を行えば良いかを、定量的に知ることができる。
ここで、Ｉ／Ｆ部１１０は、利用者から「結果ＯＫボタン」が押下されたか、再度「録音開始ボタン」が押下されたかを判定する（ステップＳ１８）。Ｉ／Ｆにおいて「録音開始ボタン」が押下された場合（ステップＳ１８：ＮＯ）、指針提示部１０７は、ステップＳ１３において優良距離算出部１０５が算出したマハラノビス距離を前回距離記憶部１０９に記録し、ステップＳ２０またはステップＳ２１で提示した調整方法を前回指針記憶部１０８に記録する（ステップＳ１９）。そして、ステップＳ１１に戻り、利用者によって調整された後の発音装置９００の良否判定を行う。
また、ステップＳ１４において発音判定部１０６が、当該マハラノビス距離が所定の閾値以下であると判定した場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、またはステップＳ１８で「結果ＯＫボタン」が押下された場合（ステップＳ１８：ＹＥＳ）、発音判定部１０６は、発音装置９００が優良であると判定し、Ｉ／Ｆ部１１０は当該判定結果を画面に表示させる（ステップＳ２４）。そして、優良空間記録部１０４は、ステップＳ１２で算出したパラメタの束を、優良空間記憶部１０３に記録する（ステップＳ２５）。これにより、優良空間記録部１０４は、優良空間記憶部１０３が記憶する単位空間の精度を更に向上させることができる。特に、「結果ＯＫボタン」が押下された場合、優良空間のデータが不十分であるため、これにより誤判定の確率を低減させることができる。
このように、本参考例によれば、発音判定装置１００は、発音装置９００が発する音波から抽出したパラメタから求めたマハラノビス距離を用いて発音装置９００の良否を判定する。これにより、発音判定装置１００は、検査員の技能に依存せずに、発音装置９００の良否を適切に判定することができる。
なお、本参考例では、マハラノビス距離の算出に用いるパラメタとして、音圧の時刻歴波形の微分特性である変化量と、音圧の時刻歴波形の積分特性である存在量とを用いている。実験では、変化量と存在量とをパラメタに用いた場合に、特に適切に発音装置９００の良否を判定することができた。
また、本参考例によれば、発音判定装置１００は、発音装置９００が不良で有ると判定した場合に、前回のマハラノビス距離及び今回のマハラノビス距離、並びに前回の調整方法に基づいて、調整方法を提示する。これにより、発音装置９００の音色を現在のものより改善させることができるような調整方法を提示することができる。
《第１の実施形態》
参考例では、調整方法として膜板９１０を曲げるか伸ばすかの何れかの方法を提示する場合について説明した。しかし、発音装置９００の調整方法は１つの方法に限られない。例えば、膜板９１０を曲げるか伸ばすかの調整方法以外にも、蓋ねじ９４０を締めるか緩めるかの調整方法が挙げられる。そこで、第１の実施形態では、複数種類の調整方法がある場合に、適切な調整方法を提示する発音判定装置１００について説明する。
参考例では、調整方法として膜板９１０を曲げるか伸ばすかの何れかの方法を提示する場合について説明した。しかし、発音装置９００の調整方法は１つの方法に限られない。例えば、膜板９１０を曲げるか伸ばすかの調整方法以外にも、蓋ねじ９４０を締めるか緩めるかの調整方法が挙げられる。そこで、第１の実施形態では、複数種類の調整方法がある場合に、適切な調整方法を提示する発音判定装置１００について説明する。
図７は、第１の実施形態による発音判定装置１００の構成を示す概略ブロック図である。
第１の実施形態による発音判定装置１００は、参考例に示す構成に加え、更に不良空間記憶部１１１、不良空間記録部１１２、不良距離算出部１１３、指針決定部１１４を備える。他方、第１の実施形態による発音判定装置１００は、前回指針記憶部１０８を備えない。
不良空間記憶部１１１は、不良距離算出部１１３によるマハラノビス距離の算出に用いる単位空間を記憶する。
不良空間記録部１１２は、調整が必要な複数の発音装置９００が発する音波からパラメタ抽出部１０２が抽出したパラメタを優良な発音装置９００の単位空間として、調整方法毎に優良空間記憶部１０３に記録する。
不良距離算出部１１３は、良否判定対象の発音装置９００が発する音波からパラメタ抽出部１０２が抽出したパラメタと不良空間記憶部１１１が記憶する調整方法毎の単位空間とを用いて、良否判定対象の発音装置９００の調整方法毎のマハラノビス距離を算出する。
指針決定部１１４は、不良距離算出部１１３が算出した調整方法毎のマハラノビス距離のうち、最も小さいマハラノビス距離に係る調整方法を、調整指針に決定する。
第１の実施形態による発音判定装置１００は、参考例に示す構成に加え、更に不良空間記憶部１１１、不良空間記録部１１２、不良距離算出部１１３、指針決定部１１４を備える。他方、第１の実施形態による発音判定装置１００は、前回指針記憶部１０８を備えない。
不良空間記憶部１１１は、不良距離算出部１１３によるマハラノビス距離の算出に用いる単位空間を記憶する。
不良空間記録部１１２は、調整が必要な複数の発音装置９００が発する音波からパラメタ抽出部１０２が抽出したパラメタを優良な発音装置９００の単位空間として、調整方法毎に優良空間記憶部１０３に記録する。
不良距離算出部１１３は、良否判定対象の発音装置９００が発する音波からパラメタ抽出部１０２が抽出したパラメタと不良空間記憶部１１１が記憶する調整方法毎の単位空間とを用いて、良否判定対象の発音装置９００の調整方法毎のマハラノビス距離を算出する。
指針決定部１１４は、不良距離算出部１１３が算出した調整方法毎のマハラノビス距離のうち、最も小さいマハラノビス距離に係る調整方法を、調整指針に決定する。
なお、第１の実施形態による発音判定装置１００を用いて良否判定を行う場合、予め優良な発音装置９００の単位空間と、調整が必要な発音装置９００の単位空間とを生成しておく。優良な発音装置９００の単位空間及び調整が必要な発音装置９００の単位空間の生成方法は、参考例のステップＳ１〜ステップＳ４の処理と同じである。
次に、発音判定装置１００が発音装置９００の良否を判定する処理について説明する。
図８は、本発明の第１の実施形態による発音判定装置１００が発音装置９００の良否を判定する処理を示すフローチャートである。なお、参考例と同一の処理を行うステップは、同一の符号を用いて説明する。
図８は、本発明の第１の実施形態による発音判定装置１００が発音装置９００の良否を判定する処理を示すフローチャートである。なお、参考例と同一の処理を行うステップは、同一の符号を用いて説明する。
次に、優良距離算出部１０５は、パラメタ抽出部１０２が抽出したパラメタの束と、優良空間記憶部１０３が記憶する単位空間とを用いて、検査対象となる発音装置９００が発する音波のマハラノビス距離を算出する（ステップＳ１３）。次に、発音判定部１０６は、優良距離算出部１０５が算出したマハラノビス距離が所定の閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。なお、上述したとおり、判定に用いる閾値は、単位空間を構成するパラメタの束それぞれのマハラノビス距離のうち最大のものより大きい値を用いることが好ましい。発音判定部１０６は、当該マハラノビス距離が所定の閾値を超えると判定した場合（ステップＳ１４：ＮＯ）、発音装置９００が不良であると判定し、Ｉ／Ｆ部１１０は当該判定結果を画面に表示させる（ステップＳ１５）。
次に、不良距離算出部１１３は、パラメタ抽出部１０２が抽出したパラメタの束と、不良空間記憶部１１１が記憶する調整方法毎の単位空間とを用いて、検査対象となる発音装置９００が発する音波の調整方法毎のマハラノビス距離を算出する（ステップＳ３１）。次に、指針決定部１１４は、不良距離算出部１１３が算出したマハラノビス距離のうち最小のものを特定し、当該マハラノビス距離に係る調整方法を特定する。そして、指針提示部１０７は、指針決定部１１４が特定した調整方法を、調整の指針として、Ｉ／Ｆ部１１０が表示する画面上に提示する（ステップＳ３２）。また、指針提示部１０７は、ステップＳ３２による調整方法の提示に加え、ステップＳ１３において優良距離算出部１０５が算出したマハラノビス距離と前回距離記憶部１０９が記憶するマハラノビス距離とを、調整加減としてＩ／Ｆ部１１０が表示する画面上に提示する（ステップＳ３３）。
ここで、Ｉ／Ｆ部１１０は、利用者から「結果ＯＫボタン」が押下されたか、再度「録音開始ボタン」が押下されたかを判定する（ステップＳ１８）。Ｉ／Ｆにおいて「録音開始ボタン」が押下された場合（ステップＳ１８：ＮＯ）、指針提示部１０７は、ステップＳ１３において優良距離算出部１０５が算出したマハラノビス距離を前回距離記憶部１０９に記録する（ステップＳ３４）。また、不良空間記録部１１２は、指針決定部１１４が特定した調整方法に関連付けて、ステップＳ１２で算出したパラメタの束を、不良空間記憶部１１１に記録する（ステップＳ３５）。これにより、不良空間記録部１１２は、不良空間記憶部１１１が記憶する単位空間の精度を更に向上させることができる。そして、ステップＳ１１に戻り、利用者によって調整された後の発音装置９００の良否判定を行う。
また、ステップＳ１４において発音判定部１０６が、当該マハラノビス距離が所定の閾値以下であると判定した場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、または、Ｉ／Ｆにおいて「結果ＯＫボタン」が押下された場合（ステップＳ１８：ＹＥＳ）、発音判定部１０６は、発音装置９００が優良であると判定し、Ｉ／Ｆ部１１０は当該判定結果を画面に表示させる（ステップＳ２４）。そして、優良空間記録部１０４は、ステップＳ１２で算出したパラメタの束を、優良空間記憶部１０３に記録する（ステップＳ２５）。
このように、本実施形態によれば、発音判定装置１００は、調整が必要な発音装置９００が発する音波のパラメタの束からなる単位空間に基づくマハラノビス距離を用いて、発音装置９００の調整方法を特定する。これにより、発音判定装置１００は、複数の調整方法がある場合にも、適切な調整方法を特定することができる。
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、本実施形態では、発音装置９００に一定の圧力で空気を供給することで発音装置９００を発音させ、その音波を用いて発音装置９００の良否を判定する場合について説明したが、これに限られず、例えば高圧と低圧の２種類の圧力で発音装置９００に空気を供給し、それぞれの良否判定結果に基づいて発音装置９００の良否を判定するようにしても良い。
例えば、本実施形態では、発音装置９００に一定の圧力で空気を供給することで発音装置９００を発音させ、その音波を用いて発音装置９００の良否を判定する場合について説明したが、これに限られず、例えば高圧と低圧の２種類の圧力で発音装置９００に空気を供給し、それぞれの良否判定結果に基づいて発音装置９００の良否を判定するようにしても良い。
また、本実施形態では、発音判定装置１００が優良距離算出部１０５を備え、発音装置９００が優良であるか否かを判定する場合について説明したが、これに限られない。つまり、所定の音色特性を有する発音装置９００が発する音波に基づいて生成された単位空間についてのマハラノビス距離を算出する距離算出部を備え、発音装置９００が所定の音色特性を有するか否かを判定するものであれば良い。所定の音色特性とは、本実施形態のように優良な発音装置の音色の特性であっても良いし、不良な発音装置の音色の特性であっても良いし、その他の特性であっても良い。
上述の発音判定装置１００は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
１００…発音判定装置 １０１…録音部 １０２…パラメタ抽出部 １０３…優良空間記憶部 １０４…優良空間記録部 １０５…優良距離算出部 １０６…発音判定部 １０７…指針提示部 １０８…前回指針記憶部 １０９…前回距離記憶部 １１０…Ｉ／Ｆ部 １１１…不良空間記憶部 １１２…不良空間記録部 １１３…不良距離算出部 １１４…指針決定部 ９００…発音装置 ９１０…膜板 ９２０…本体部 ９２１…空気流入口 ９２２…通気溝 ９２３…放出孔 ９３０…蓋部 ９４０…ねじ ９５０…ホーン部
Claims (6)
- 発音装置が発する音波から複数のパラメタを抽出するパラメタ抽出部と、
優良な発音装置が発する音波に基づいて生成された単位空間における前記発音装置の音波のマハラノビス距離を、前記パラメタ抽出部が抽出したパラメタを用いて算出する優良距離算出部と、
前記優良距離算出部が算出したマハラノビス距離が所定の閾値以下である場合に、前記発音装置が優良であると判定する発音判定部と、
前記発音装置の調整方法毎に、当該調整方法による調整が必要な発音装置が発する音波に基づいて生成された単位空間における前記発音装置の音波のマハラノビス距離を、前記パラメタ抽出部が抽出したパラメタを用いて算出する不良距離算出部と、
前記発音判定部が、前記発音装置が優良であると判定しなかった場合に、前記不良距離算出部が算出したマハラノビス距離のうち最も小さいものに関連付けられた調整方法を、前記発音装置の調整の指針として提示する指針提示部と
を備えることを特徴とする発音判定装置。 - 前記パラメタ抽出部は、前記発音装置が発する音波から少なくとも音圧の時刻歴波形の微分特性及び積分特性を抽出することを特徴とする請求項１に記載の発音判定装置。
- 前記パラメタ抽出部は、前記発音装置が発する音波から少なくとも当該音波の減衰量及び周波数特性を抽出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発音判定装置。
- 前記指針提示部は、同一の発音装置の良否判定を複数回実行した場合、当該発音装置の調整前に前記優良距離算出部が算出したマハラノビス距離と当該発音装置の調整後に前記優良距離算出部が算出したマハラノビス距離とを、当該発音装置の調整の指針として提示する
ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の発音判定装置。 - 発音装置が発する音波から複数のパラメタを抽出するステップと、
抽出した前記パラメタを用いて、優良な発音装置が発する音波に基づいて生成された単位空間における前記発音装置の音波のマハラノビス距離を算出するステップと、
優良な発音装置が発する音波に基づいて生成された前記単位空間における前記マハラノビス距離が所定の閾値以下である場合に、前記発音装置が優良であると判定するステップと、
前記発音装置の調整方法毎に、当該調整方法による調整が必要な発音装置が発する音波に基づいて生成された単位空間における前記発音装置の音波のマハラノビス距離を、抽出した前記パラメタを用いて算出するステップと、
優良な発音装置が発する音波に基づいて生成された前記単位空間における前記マハラノビス距離が前記閾値より大きい場合に、調整が必要な発音装置が発する音波に基づいて生成された単位空間における前記マハラノビス距離のうち最も小さいものに関連付けられた調整方法を、前記発音装置の調整の指針として提示するステップと
を有することを特徴とする発音判定方法。 - コンピュータを、
発音装置が発する音波から複数のパラメタを抽出するパラメタ抽出部、
優良な発音装置が発する音波に基づいて生成された単位空間における前記発音装置の音波のマハラノビス距離を、前記パラメタ抽出部が抽出したパラメタを用いて算出する優良距離算出部、
前記優良距離算出部が算出したマハラノビス距離が所定の閾値以下である場合に、前記発音装置が優良であると判定する発音判定部、
前記発音装置の調整方法毎に、当該調整方法による調整が必要な発音装置が発する音波に基づいて生成された単位空間における前記発音装置の音波のマハラノビス距離を、前記パラメタ抽出部が抽出したパラメタを用いて算出する不良距離算出部、
前記発音判定部が、前記発音装置が優良であると判定しなかった場合に、前記不良距離算出部が算出したマハラノビス距離のうち最も小さいものに関連付けられた調整方法を、前記発音装置の調整の指針として提示する指針提示部
として機能させるためのプログラム。
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