JPH01158500A - 人工音声発生器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は音声を人工的に発生する音声発生器（ｖｏｉｃ
ｅ　ｐｒｏｓｔｈｅｓｉｓ）に関し、リード体をその長
手方向に亙る曲げ剛性が極大値を有しないものとするこ
とにより連続的な音高変化を実現したものである。

（従来の技術） この種の人工音声発生器としては、例えば本願出願人に
よる特願昭６１−２６２４２３号明細書に記載したもの
がある。

この先願に係る人工音声発生器は、黄用田徹氏の発案に
係る人工音声発生器（昭和６１年５月２７日出願）のリ
ード部の改良である。

一般に、リード付きの管楽器では、リードと吹口のフェ
イシング部との間の隙間（チップオープニング）を通過
する空気流によってリードは振動し、この振動によフて
空気流は周期的に絞られる。

その結果、空気流は定常流から、基本波及び全ての高調
波を含む鋸歯状の脈流に変わる。

一方、このリードの運動は共鳴管の共振空気柱により制
御されている。従って、その共鳴管側面の音孔を開閉し
てこの共振空気柱の実行長を変えれば共振振動数が変わ
り、放射音の振動数を所望のものとすることができる。

このため、リード付き管楽器のリードは自らの基本振動
を広範に連続して変化し得るものではなく、また、その
ような必要もなかった。

これに対して、声帯リード楽器とみなし得る音声では、
声楽のように積極的に口腔や鼻腔等における共鳴を利用
したい場合は別として、通常の会話では共鳴効果は弱く
、共鳴による放射音の振動数の制御も難しい。また、自
然な会話のためには声帯（発声用音源）が自らの基本振
動数を広範囲に亙り連続的に変化させることが重要であ
る。つまり、発声用音源は自らの振動数を変化させて声
の高さを調整しなければならず、広範囲の振動を発生さ
せられなければならない。

そこで、先願に係る人工音声発生器にあっては、このよ
うな要請に鑑み、咽頭部と気管との間に介装されてこれ
らの咽頭部及び気管に連通ずる気道を有する本体と、こ
の気道内に片持ち状態で支持されてその気道内の空気流
により振動するリード体と、上記気道内に配設されたフ
ェイシング部とを備えた人工音声発生器において、この
リード体とフェイシング部との接触位置が、空気流の流
量の増加に従ってリード体の先端側に移動する構成のも
のを提案した。

従って、この人工音声発生器にあっては、気道に発生し
た空気流によりリード体を振動させ、発音をなす。この
場合、リード体はフェイシング部との接触位置を支点と
して振動する。このリード体の振動数はフェイシング部
との接触位置（支点）から該リード体の先端部までの距
離に対応する。

従って、空気流量の増減に応じて上記距離を変化させる
ことにより、リード体の振動数を変化させることができ
る。この結果、発声者は空気流の流量を調整することに
より、所望の高さの発声をなすことができ、しかもその
発声の範囲も広範囲なものとすることができる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような先願に係る人工音声発生器に
あっても、空気流の流量を連続的に変化させても発声の
音高の変化に不連続な部分が生じてしまうという問題点
があることが分かった。

空気の流量と発声の音高との関係は、第７図（ａ）〜（
Ｃ）に順次示すように空気流への流量を増やして行くと
気道の一部を成すウィンド管０１に片持ち状態で支持さ
れたリード体０２が除徐にたわめられ、このリード体０
２とウィンド管Ｏ１のフェイシング部０３との接触位置
Ｐ（支点）がリード体０２の先端側へ移動してこのリー
ド体０２の振動に有効な長さが短くなり、リード体０２
の振動周波数が高くなって発声が高くなる。また、先順
に係るリード体０２の形状は円筒状のウィンド管０１を
斜めに切断して成るフェイシング部０３の形状に合わせ
た楕円形であり、上記支点Ｐの移動方向に沿ったリード
体０２の断面積変化がその移動中間位置で極大となって
曲げ剛性が極大となっていた。そして、空気流量の増加
によりリード体０２がたわめられてその先端側へ支点Ｐ
が移動する際、この支点Ｐが上記曲げ剛性の極大部分近
辺を飛び越えて移動してしまってリード体０２の振動部
の長さ変化が不連続となり、第８図に示すように空気流
人の流量Ｑに対する発声の周波数変化にΔｆ＝ｆ２　　
ｆ＋の音飛びが生じてしまっていた。

（問題点を解決するための手段） そこで、本発明は、咽頭部と気管との間に介装されてこ
れらの咽頭部及び気管に連通ずる気道を有する本体と、
この気道内に設けられたフェイシング部と、この気道内
のフェイシング部に片持ち状態で支持されてその気道内
の空気流により振動するとともにこの空気流量の増加に
応じてフェイシング部との接触位置が先端方向に移動す
るリード体とを備えた人工音声発生器において、前記リ
ード体をその基端から先端に亙る曲げ剛性が極大値を有
しないものとしたことを特徴とする人工音声発生器を提
供するにより、１上記問題点を解決することをその目的
としている。

なお、リード体がその基端から先端に亙る曲げ剛性で極
大値を有しないとは、基端から先端に亙る任意の点にお
いてその基端側もしくは先端側の少なくとも一方の曲げ
剛性が当該点より大きいか又は両方の側で当該点と曲げ
剛性が等しいことをいう。

（作用及び効果） このような構成に係る人工音声発生器にあっては、気道
を通過する空気流によりリード体が振動して発声をなす
ことができる。この場合において、リード体はその基端
から先端に亙って曲げ剛性の極大を有しないため、空気
流の流量を変化させると、これに伴ってリード体とフェ
イシング部との接触位置（支点）がリード体に沿って連
続的に移動し、リード体の振動部の長さを連続的に変化
させて発声の高さを連続的に変化させることができる。

（実施例） 以下、本発明に係る人工音声発生器の実施例を図面を参
照して説明する。

第４図は本発明に係る人工音声発生器の一実施例を示す
その一部を断面した分解側面図、第５図はこの人工音声
発生器を人体に装着した状態を示す断面刃である。

第４図に示すように、この人工音声発生器１は、互いに
かん合する上部ウィンド管３及び下部ウィンド管５から
なる本体７を有している。本体７゛の内部には気道９が
形成され、この気道９は咽頭部１１、気管１３、及び、
外気にそれぞれ間口している。

気道９の外気への間口部２１には制御器２３が装着され
ている。この制御器２３は、呼吸時はピストン２５がコ
イルばね２７の弾性力により付勢されて第４図に示すよ
うに上方に位置して外気と気道９さらには気管１３とを
連通している。発声者の呼吸を可能にしているのである
。そして、ピストン２５が下方に押圧されると気道９は
外気から遮断され、気道９は気管１３側の開口３１を咽
頭側の開口３３にのみ連通する。

この咽頭側の間口３３は弁３５によって開閉可能になさ
れ、この弁３５はレリーズ等（図外）を介して上記ピス
トン２５に連動して動作する。すなわち、ピストン２５
が図中上方に位置して間口２１を開放している場合は、
弁３５はその開口３３を閉止し、ピストン２５が下方に
移動して間口２１を閉止する場合は弁３５は間口３３を
開いている。従って、制御器２３及び弁３５は、気管１
３に対して咽頭部１１又は外気のいずれか一方を選択的
に連通するものである。発声者はこのピストン２５を操
作することにより、呼吸時は気管１３を外気に連通して
呼吸を可能とし、一方、発声時は気管１３と咽頭部１１
とを連通して発声を可能とするものである。なお、３７
は間口３３外周に設けられたバルーンであり、食道３９
から気管１３に異物が侵入することを阻止している。

次に、第１図及び第２図を参照して発声音源としてのリ
ード体４１について説明する。

上部ウィンド管３の下部ウィンド管５への挿入端部の端
面４３はその軸線に対して所定角度傾斜した平面により
形成されている。そして、この端面４３には楕円形状の
フェイシング板４５が取り付けられており、リード体４
１に対するフェイシング部となるこのフェイシング板４
５には矩形の開口４７が形成されている。リード体４１
は開口４７より若干大きい面積の矩形状であり、このリ
ード体４１はその基端部で開口４７の一側紳部に固着さ
れている。リード体４１はポリメチルメタクリル（ＰＭ
ＭＡ）樹脂で形成された平面形状を呈し、また、その裏
面と上記フェイシング板４δとの間の距離がその先端部
である自由端部に向かって漸増するように所定の曲率で
湾曲している。

従って、後述するように空気流によりリード体４１が湾
曲状態から平板状態へと曲げをうけると、リード体４１
の側縁部と間口４７の縁部との接触位置がリード体４１
の先端側へ移動するようになフている。

以上の構成に係る人工音声発生器１にあっては、人体へ
の装着後、顎等により制御器２３のピストン２５を押し
下げると開口２１は閉止されるとともに、弁３５が咽頭
側の開口３３を開く。この結果、気道９は咽頭部１１と
気管１３とを連通する。

ここで、気管１３より気道９内に呼気（空気流Ａ）を送
り込むと、その空気流Ａはリード体４１に射突してこれ
を振動させる。そして、この空気量を増加させると気道
９内でのその流速も大きくなり、この高速の空気流Ａの
リード体４１への射突により高圧力が気道９内に発生す
る。従って、リード体４１はその先端がフェイシング板
４５に向かって大きくたわむように振動し、そのフェイ
シング板４５との接触位置もそのリード体４１の先端側
に移動する。その結果、リード体４１とフェイシング板
４５との接触位置く支点）から、リード体４１の先端ま
での距離は短くなり、リード体４１は高周波数で振動す
ることとなる。このようにリード体４１の振動周波数は
気道９内の空気流への流速、すなわち、気管１３から気
道９内に送り込まれる呼気の流量に対応するため、発声
者はその呼吸を調整することにより、声の高さを制御す
ることができる。

そして、リード体４１は長方形であることからその基端
から先端に亙って断面積が変化しないため曲げ剛性（縦
弾性係数ＥＸ断面２次モーメントＩ）が一定であり、第
２図（ａ）〜（ｃ）に順次示すように空気流への流量が
増加するとこれに伴ってフェイシング板４５との接触位
置Ｐがリード体４１の先端側へ連続的に移動する。従っ
て、第３図に示すように空気流Ａの流量Ｑの変化に対し
て発声の周波数ｆは連続的に変化し、所望の音高の発声
を自由におこなうことができる。

第６図（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ本発明の他の実施
例にかかる人工音声発生器のリード体を示すものである
。

第６図（ａ）に示すリード体４１は、フェイシング板４
５に装着される基端部４１ａが先端部４１ｂより幅広く
且つ基端部４１ａから先端部４１ｂへ亙る暢が直線的に
狭くなる台形状をなす平板であり、基端部４１ａから先
端部４１ｂへ亙る断面積が直線的に減少するようになっ
ている。

従って、このリード体４１にあっては基端部４１ａから
先端部４１ｂへ亙る曲げ剛性が直線的に減少するもので
あり、基端部４１ｂに比べて先端部４１ｂ側では空気流
１１Ｑの少しの変化によってもフェイシング板４５との
接触位置が移動する。

そして、このリード体４１０基端部４１ａと先端部４１
ｂとの間で曲げ剛性が極大とならないため、リード体４
１とフェイシング板４５との接触位置は基端部４１ａと
先端部４１ｂとの間で連続的に移動し、発声の連続的な
音高変化を実現する。

第６図（ｂ）に示すリード体４１は、基端部４１ａが先
端部４１ｂより輻狭く且つ基端部４１ａから先端部４１
ｂへ亙る幅が直線的に広くなる逆台形状をなす平板であ
り、基端部４１ａから先端部４１ｂへ亙る曲げ剛性が直
線的に増大するようになっている。

従って、このリード体４１にあっては、先端部４１ｂに
比べて基端部４１ａ側で空気流ｉｉＱの少しの変化よっ
てもフェイシング板４５との接触位置が移動することと
なるが、その他は第６図（ａ）に示したものと同様に基
端部４１ａと先端部４１ｂとの間に曲げ剛性の極大がな
いことから、リード体４１とフェイシング板４５との接
触位置が連続的に移動して発声の連続的な音高変化を実
現する。

第６図（Ｃ）に示すリード体４１は、基端部４１ａと先
端部４１ｂとの幅が等しく且つ基端部４１ａから先端部
４１ｂへ亙る幅が曲線的に変化してその中間位置４１ｃ
で最小となる鼓形の平板であり、基端部４１ａから先端
部４１ｂへ亙る曲げ剛性がその中間位置で極小となって
曲線的に変化するようになっている。

従って、このリード体４１にあっては、基端部４１ａや
先端部４１ｂに比べて中間部４１ｃでは空気流量の少し
の変化によってもフェイシング部４５との接触位置が移
動することとなるが、基端部４１ａと先端部４１ｂとの
間に曲げ剛性の極大がないことからリード体４１とフェ
イシング板４５との接触位置が連続的に移動して発声の
連続的な音高変化を実現する。

なお、リード体４１としては上記の他に種種の形状とす
ることができ、要は基端部４１ａから先端部４１ｂに亙
って曲げ剛性が極大値を有しないようにその断面積を設
定すればよい。さらにまた、リード体４１に間する以上
の説明はリード体４１をヤング率Ｅが均一な材料から形
成した場合についてであったが、リード体４１の基端部
４１ａから先端部４１ｂに亙って断面積を一定として熱
処理や化学処理によって材料のヤング率Ｅを変化させて
曲げ剛性を変化させる場合にあっては基端部４１ａから
先端部４１ｂに亙ってヤング率が極大とならないように
設定すればよい。

また、上記実施例ではリード体４１を所定の曲率て湾曲
させたものを示したが、ウィンド管の端面４３及びフェ
イシング板４５をリード体４１の基端部から先端部に向
かって所定の曲率で該リード体４１の裏面に向かって突
出するように湾曲した曲面で形成すれば、リード体４１
は湾曲していない平板状のもので良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る人工音声発生器の一実施例におけ
るリード体部分を示す分解斜視図、第２図（ａ）（ｂ）
（ｃ）はそれぞれそのリード体部分の作用説明図、 第３図は空気流量と周波数との関係を示すグラフ、 第４図は一実施例に係る人工音声発生器の一部断面分解
図、 第５図は一実施例に係る人工音声発生器を人体に装着し
た状態を示す断面図、 第６図（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ本発明の他の実施
例に係るリード体を示す正面図、第７図は従来の人工音
声発生器におけるリード体の作用説明図、 第８図はその空気流量と周波数との関係を示すグラフで
ある。 １・・・・・・・・人工音声発生器、 ７・・・・・・・・本体、 ９・・・・・・・・気道、 １１・・・・・・・咽頭部、 １３・・・・・・・気管、 ４１・・・・・・・リード体、 ４５・・・・・φφフェイシング板。 特許出願人　　　　　　　ヤマハ株式会社代理人　　　
　　　弁理士　　桑井　清−第１図 一実施例のリード体部分の分解＠視凹 景　壕 ’Ｌｒ’６ 第３図 一実施例に係３空気流量と周′ａ数 との関係窄示すグラブ 第６図 それぞれ他の実施例のリード体 の三面図 １、人工音声発生器 ７二；基ニーｉ□ ９°気道 第４図 一実施例の一部断面分解側面図 第５図 人工音声発生器ｔｔ装着した状、峠を示す一部断面図ｍ
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ＱＯ 掘 第８図 従来の空気流量と周液数との 関Ｌ’％を示すグラフ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 咽頭部と気管との間に介装されてこれらの咽頭部及び気
   管に連通する気道を有する本体と、この気道内に設けら
   れたフェイシング部と、この気道内のフェイシング部に
   片持ち状態で支持されてその気道内の空気流により振動
   するとともにこの空気流量の増加に応じてフェイシング
   部との接触位置が先端方向に移動するリード体とを備え
   た人工音声発生器において、 前記リード体をその基端から先端に亙る曲げ剛性が極大
   値を有しないものとしたことを特徴とする人工音声発生
   器。