JPS6260717B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は発話時の音声信号から母音や他の子音
を除去して摩擦音のみを強調的に検出する摩擦音
抽出装置に関するものである。

近年、医療福祉機器として言語障害者を対象と
した発声発語の訓練装置が考案されており、言語
障害者の発声発語の習得に徐々に効果をあげてい
る。一方では発声発語の際の生体の研究も進み、
各発声発語の形能も明らかにされている。たとえ
ば摩擦性子音（ｓ，ｈ等の子音）の発声は歯茎と
舌先、唇と歯などにより形作られる狭い空間（以
下、せばめと記す）に呼気を流し込み、乱流を発
生させることにより行なわれる。そのため、発声
開始と共にせばめにより口内圧が上昇する現象が
特徴的に生じる。この摩擦性子音に対し破裂性子
音（ｐ，ｔ，ｋの子音）の発声は唇などにより声
道が一時的に完全に閉じられるため呼気がたま
り、口内圧が上昇していき、ある限界に達した時
破裂が生じることによりインパルス的な音、すな
わち破裂性子音が発せられる。

一方これらの子音に対して、母音の発声は最初
より口を開けて発せられる。

さて上述したような子音や母音の発声発語の訓
練は、訓練装置として従来より一般の音声認識装
置等を用いて行なわれている。たとえば上述した
摩擦性子音の練習にあたり、摩擦性子音の検出は
発声者の前にマイクロホン等の音声検出器を配置
し、その発声検出器により摩擦性子音を含む音声
の音声信号を電気信号に変換する。そしてその
後、摩擦性子音が他の子音や母音に比較して4K
Hz以上の高域周波数成分が多いことに着目して、
帯域フイルター回路により高域周波数成分を抽出
し、全音声エネルギーに占める高域成分エネルギ
ーの割合を測定することにより、摩擦性子音を検
出するようにしていた。

ところが上述したような方法では、母音｜ｉ｜
の発話時にみられるように発声者によつて｜ｉ｜
の周波数成分は基本波よりも第二次、第三次高調
波成分のレベルの方が高くなることがあり、母音
｜ｉ｜は摩擦性子音と誤認識される場合がある。

また破裂性子音の発話時においても、発話時の
破裂により生じる高域周波数成分が検出され、摩
擦性子音の発声として誤認識されてしまう。

さらに、従来は音声検出手段としてマイクロホ
ン等を用いているために、周囲の環境によつては
周囲の高い周波数の騒音を音声と同時に検出して
しまい、摩擦性子音の発声として誤認識してしま
うという欠点を有する。

本発明は上記欠点に鑑み、摩擦音の発声訓練の
際、口内圧と音声との関係からとりわけ摩擦音の
発声時に生じる口内圧の上昇を検出する口内圧検
出器を設け、前記口内圧検出器により帯域処理し
た音声信号の出力レベルを制御することにより、
誤認識を防止し、摩擦音のみを選択的に検出でき
る摩擦音抽出装置を提供するものである。

以下、図面を参照しながら本発明の一実施例に
ついて説明する。

第１図は本発明の一実施例における摩擦音抽出
装置のブロツクを示すものである。同図におい
て、１は発声時の口腔内の気圧の変化を検出する
口内圧検出器で、たとえば半導体歪ゲージのよう
な小型圧力検出器等により構成されている。２は
発声時の音声を検出する音声検出器で、マイクロ
ホン等により構成されている。３は音声検出器２
により検出された音声信号中より摩擦性子音に特
徴的な4KHz〜8KHzの高い周波数成分を抽出する
帯域フイルター回路で、最も簡単にはオペアンプ
を使用する公知のCRアクテイブフイルター回路
等により構成されている。４は口内検出器１の出
力レベルにより帯域フイルター回路３の出力を制
御する信号制御回路で、電圧制御増幅器、あるい
は電圧制御抵抗回路等により構成され、口内圧検
出器１により検出れた口内圧が高い際には帯域フ
イルター回路３の出力を大きく増幅し、口内圧が
低い際には帯域フイルター回路３の出力を減衰さ
せる。

上記のように構成された摩擦音抽出装置の使用
方法を以下に説明する。

口内圧検出器１は第２図に示すように口腔内の
硬口蓋に配置するか、あるいは口腔内にフレキシ
ブルな細いチユーブを設置して口外にそのチユー
ブを導き出しチユーブ内の圧力を口外で口内圧検
出器１により検出するようにする。また発声検出
器２はたとえばマイクロホン等により口の前に配
置し、音声を検出できるようにする。

次に上述した方法により摩擦音及び破裂音を発
声した場合の口内圧検出器１、音声検出器２、帯
域フイルター回路３及び信号制御回路４における
信号処理について、以下第３図を用いて説明す
る。第３図において、イ〜ニは摩擦音としてたと
えば「サ」を発声した際の口内圧検出部１、音声
検出器２、帯域フイルター回路３及び信号制御回
路４におけるそれぞれの信号処理を施した波形を
示すものである。またホ〜チは破裂音であるたと
えば「パ」を発声した際のそれぞれの信号処理を
施した波形を示すものである。

イ，ホを比較して明らかなように、口内圧検出
部１が検出する摩擦音の口内圧の波形イはもつと
も類似する破裂音の波形ホとは異なつた波形を有
する。すなわち母音発音はもともと口を最初より
開けて発声するため口内圧の変化は生ぜず波形
イ，ホとは完全に異なるものであるが、摩擦音の
口内圧の波形イは口内圧がゆつくりと上昇し、ピ
ークに達すると再びゆつくりと下降するような曲
線となる。これに対し破裂音の波形ホは破裂に先
行する無音部において序々に口内圧が上昇し破裂
と同時に急激に口内圧が減少する波形となり、摩
擦音の口内圧の波形イとは異なる。

ロは発声検出器２により検出された摩擦音
「サ」の波形を、ヘは音声検出器２により検出さ
れた破裂音「パ」の波形を示す。波形ロでは
「サ」における摩擦性子音部分｜ｓ｜が口内圧の
上昇と共に高周波成分としてあらわれる。これに
対し波形ヘでは「パ」における破裂性子音部分｜
ｐ｜は、口内圧上昇区間で信号発生が生せず、口
内圧の急激な下降と共に微小区間で始めて信号発
生があらわれる。

さて上述したような特徴を有する波形ロ，ヘに
対し帯域フイルター回路３により基本波を含む低
域周波数成分を減衰させると、波形ロは波形ハ
に、波形ヘは波形トに処理される。

波形ハ及びトから明らかなように、摩擦音
「サ」における母音｜ａ｜と、破裂性音「パ」に
おける母音｜ａ｜とは高次高調波成分が完全に除
去されていないが、信号制御回路４により母音｜
ａ｜の高次高調波成分は除去される。すなわち波
形ニ及びチに示すように、口内圧が高い波形イ，
ホに示される期間だけ口内圧検出器１より信号制
御回路４にレベルの高い信号が送出され、信号制
御回路４ではの信号のレベルに基づいて波形ハ，
トを増幅することにより、波形ハは摩擦性子音｜
ｓ｜の部分だけ増幅される。また波形トも増幅さ
れるが、口内圧が高い波形ホに示される期間と波
形トとの期間がずれているために制御信号回路４
出力される波形は存在せず、摩擦音「サ」との区
別ができる。

以上のように、摩擦音の発声練習の際、音声信
号を音声検出器２により検出し、帯域フイルター
回路３を介し信号制御回路４に送出し、その音声
信号を口内圧を検出する口内圧検出器１により選
択的期間だけ増幅させることにより、最も類似し
た破裂音と区別して摩擦音を検出することがで
き、また同時に帯域フイルター回路３で除去でき
なかつた母音等の第二次高調波以上の成分の信号
も除去できるために認識が生じることはない。

さらに、口内圧が高くなつた時のみに音声信号
を増幅するように構成されていることにより、周
囲の騒音が音声検出器２により検出されても口内
圧検出器１によりレベルの高い信号が信号制御回
路に送出されないために周囲の騒音による誤認識
を防止できる。

以上のように本発明は口腔内の圧力を検出する
口内圧検出器の出力レベルにより、音声検出器か
ら帯域フイルター回路を介して検出した音声信号
を信号制御回路により制御することにより、摩擦
音の検出を他の子音や母音と区別して検出するこ
とができ、さらに周囲の騒音による誤認識を防止
することができ、その実用的効果は大なるものが
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における摩擦音抽出
装置のブロツク図、第２図は同摩擦音抽出装置の
使用例を示す図、第３図は同摩擦音抽出装置にお
ける各部の波形図である。 １……口内圧検出器、２……音声検出器、３…
…帯域フイルター回路、４……信号制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 口腔内の圧力を検出する口内圧検出器と、音
   声を検出し、音声信号に変換する音声検出器と、
   前記音声検出器の出力である音声信号から摩擦子
   音に特徴的な周波数成分を抽出する帯域フイルタ
   ー回路と、前記口内圧検出器の出力レベルにより
   前記帯域フイルター回路の出力レベルを制御し、
   摩擦音のみを検出する信号制御回路とを具備する
   摩擦音抽出装置。