JPH0332799B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は音声認識あるいは言語障害者の発音矯
正に利用できる破裂音分類装置に関する。

従来例の構成とその問題点 従来、破裂音の識別はマイクロホンにより検出
した音声波より破裂音に特徴的な周波数成分をフ
イルターバンクあるいは高速フーリエ変換
（FFT）のような演算処理により検出することが
多いが、破裂音の持続時間は約10ms〜20msと短
く破裂音の各音韻を確実に抽出する方法は知られ
ていない。

発明の目的 本発明の目的は、発話にともなう音声，口内圧
の変化、口気流速度及び口唇の開閉をそれぞれの
検出器でとらえ、破裂音の音韻／ｐ／，／
ｔ／，／ｋ／に特徴的な信号パラメータを標準パ
ラメータとし、入力パラメータと比較することに
より、同定し、確実に破裂音を各音韻に分類する
破裂音分類装置を提供することである。

発明の構成 本発明は発話時における、このような口内圧と
音声，口気流及び口唇の開閉との関係を利用して
発話時にあらわれる口内圧の上昇を直接検出でき
る口内圧検出器，音声検出用マイクロホン，発話
に伴う息の流れを検出する口気流検出器，上唇，
下唇の近接度を検出する口唇近接検出器を用いて
発話に伴う上記の各特徴パラメータを抽出し破裂
音発話時に破裂音を各音韻、／ｐ／，／ｔ／，／
ｋ／に分類する装置であり、発話時における最も
基本的なパラメータを直接検出するため、従来の
破裂音検出方式と比較して個人差による誤検出が
なく、確実な破裂音分類が可能である。

実施例の説明 以下、本発明の実施例について図面とともに説
明する。第１図は本発明の一実施例における破裂
音分類装置を示すブロツク図である。第１図にお
いて、１は発話時の音声を検出するマイクロホ
ン、２は発話時の口腔内の気圧の変化を検出する
口内圧検出器であり、例えば半導体歪ゲージのよ
うな小型圧力検出器などで構成される。３は発話
に伴う息の流速を検出する口気流検出器であり、
例えば熱線式流量計又はコンデンサマイクロホン
等で構成することができる。４は唇の開閉状態を
検出する口唇近接検出器で例えば、上唇に磁石を
付着し下唇にホール素子のような磁力感応素子を
付着させることにより上下唇の近接度を検出する
ことができる。５は音声検出用マイクロホン１か
らの音声出力信号より無音から有音への立ち上り
を検出する音声立ち上り検出回路であり、積分回
路及び闘値回路で構成される。６は音声立ち上り
検出回路５の出力を一定時間遅延させる遅延回
路、７は口内圧検出器２，口気流検出器３，及び
口唇近接検出器４からの信号を特徴パラメータと
して一定時間記憶する特徴パラメータ記憶回路で
あり、Ａ−Ｄ変換回路及びメモリ回路から構成さ
れる。８は破裂音の各音韻（／ｐ／，／ｔ／，／
ｋ／）に特有な特徴パラメータをあらかじめ標準
パラメータとして記憶している標準パラメータ記
憶回路で、一般的なメモリ回路で構成できる。９
は音声立ち上り回路５からの信号を遅延させた遅
延回路６の出力によりトリガーされ、特徴パラメ
ータ記憶回路７に貯えられている特徴パラメータ
と、標準パラメータ記憶回路７にあらかじめ記憶
されている破裂音の各音韻の標準パラメータとを
比較し類似度により各音韻に分類する音韻分類回
路であり、比較回路等により構成される。

第２図は第１図における信号検出器１〜４の配
置を示す配置図である。第２図においてマイクロ
ホン１は口気流検出器３とともに口の前方に配置
され、それぞれ音及び発話に伴う口気流の流速を
検出する。口内圧検出器２は口腔内の硬口蓋に接
着剤等で固定され口腔内の気圧を検出する。口唇
近接検出器４は小さな磁石を上唇にホール素子の
ような磁力感応素子を下唇に固定し磁力線の強度
を検出することにより上下唇の間の距離を測定す
る。

実験によれば、破裂音／ｐ／，／ｔ／，／ｋ／
発話時における、口内圧，口気流，口唇位置はそ
れぞれ異なり、また破裂音以外の音韻（例えば母
音、摩擦音）とも異なり、上記３種類の特徴パラ
メータ（口内圧，口気流，口唇位置）により破裂
音／ｐ／，／ｔ／，／ｋ／の分類が可能である。

すなわち、一般に破裂音は舌又は口唇で口腔又
は声道を完全に閉鎖し呼気をためるため、口内圧
が上昇しある限界に達した時、破裂が起り、イン
パルス的な音及び口気流が発生する。閉鎖を形成
する個所は破裂音の各音韻によつて異なり、例え
ば第３図ａのように、／ｐ／を発音する時には唇
で閉鎖を作り、／ｔ／を発音する時は第３図ｂの
ように舌と前歯によつて閉鎖を作る。／ｋ／を発
音するときは第３図ｃに示すように口腔内の奥の
方で閉鎖が形成される。また、破裂音以外の音
韻、例えば摩擦音は第３図ｄのように舌と口蓋な
どによつて形作られる狭い空間（せばめ）に呼気
を流し込み乱流を発生させることによつて発音さ
れる。そのため、発話開始とともにせばめによつ
て比較的ゆるやかな口内圧の上昇及び口気流の上
昇がみられる。母音を発声する場合は第２図に示
すように口を開けて発音するため口内圧の上昇及
びインパルス的な口気流はみられない。

第４図は第３図ａ〜ｄ及び第２図の各音韻発話
時における上記３種類の特徴パラメータの状態を
音声立ち上りの時点を基準として示したものであ
る。例えば、破裂音／ｐ／発話時においては第３
図ａに見られるように口唇を閉鎖して呼気を留
め、急に閉鎖を解くと同時に発声を行うため音声
の立ち上り前後の特徴パラメータは、第４図Ａの
ように音声の立ち上り前に口唇の閉鎖及び口内圧
の上昇が見られ、音声の立ち上りと同時に鋭いパ
ルス状の口気流の発生とともに、口内圧の急激な
減少及び口唇の開きが見られる。破裂音／ｔ／で
は第３図ｂに示すように破裂音特有の閉鎖は／
ｐ／の口唇と違つて舌先と上前歯によつて形成さ
れるため、第４図Ｂに見られるように音声の立ち
上り前後での特徴パラメータの状態は／ｐ／の時
と同様に口内圧の上昇と急激な下降、パルス状の
口気流の発生が見られるが、／ｐ／の場合と異な
り、口唇位置は離れているという特徴がある。ま
た、／ｋ／の場合は、第３図ｃに示すように口腔
の奥の方で舌により閉鎖が形成されることによ
り、第４図Ｃに見られるように、パルス状の口気
流の発生はあるものの、／ｐ／や／ｔ／に見られ
る音声立ち上り前の口内圧の上昇及び急激な下降
といつた現像及び／ｐ／で見られたような口唇の
閉鎖は見られない。また、破裂音以外の音韻、例
えば摩擦音では第３図ｄに示すように、口蓋と舌
でせばめを作り、第４図Ｄに見られるように音声
の立ち上りと同時に比較的ゆつくりとした口内圧
の上昇及び口気流の発生が見られる。母音では大
きく口を開けて発音するため、第４図Ｅに示すよ
うに音声の立ち上り前後における口内圧，口気
流，口唇位置とも特徴的な変化は見られない。

本発明はこのような現象を利用して、口内圧検
出器２、口気流検出器３、口唇近接検出器４から
の信号を特徴パラメータとして抽出し、音声立ち
上り検出回路５からの信号を遅延回路６に通した
トリガー信号がくるまで一定期間特徴パラメータ
記憶回路７に記憶する。実験によれば、第４図
Ａ，Ｂに見られるような音声の立ち上り前の口内
圧上昇，口唇の閉鎖は音韻によつて異なるもの
の、100ms〜200msの間持続し、音声立ち上り後
の破裂音や摩擦音の子音部分は200〜300msであ
るため、特徴パラメータ記憶回路７には10msの
サンプリング間隔で500msの間、データを保持で
きればよく、古いデータは順次消去していつても
さしつかえない。音声が発音された時、音声はマ
イクロホン１で電気信号に変換され、音声立ち上
り検出回路５で無音から有音への立ち上り時点を
検出されるが、遅延回路６により一定期間（実験
によれば、摩擦音／∫／で一番長く200m〜
300ms）遅れて、トリガー信号として音韻分類回
路９に入力される。トリガー信号が入力されると
音韻分類回路９はあらかじめ、標準パラメータ記
憶回路８に記憶されている破裂音の各音韻／
ｐ／，／ｔ／，／ｋ／の標準パラメータと、特徴
パラメータ記憶回路７に記憶されている入力特徴
パラメータとを音声立ち上り時点を基準にして比
較し類似度を算出することにより音声中より破裂
音を各音韻に分類する。

発明の効果 本発明は発話にともなう音声、口内圧の変化、
口気流の速度及び口唇の開閉状態をそれぞれの検
出器でとらえ、音声立ち上り時点前後における破
裂音の各音韻（／ｐ／，／ｔ／，／ｋ／）に特徴
的な上記検出器からの出力を標準パラメータとし
てあらかじめ記憶しておき、音声が入力された時
上記標準パラメータと入力された特徴パラメータ
とを比較することにより、確実に破裂音を各音韻
に分類することができる。また破裂音が語中にあ
つたとしても、破裂音の前に必ず無音を伴うた
め、無音から有音への立ち上り点を基準点として
認識を行う本発明では確実に破裂音を各音韻に分
類することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における破裂音分類
装置のブロツク図、第２図は本発明に使用する各
種検出器の取り付け状態の一実施例を示す配置
図、第３図ａ〜ｄは代表的な音韻発話時の調音様
式をあらわす模式図、第４図は代表的な音韻発話
時の各音韻と各特徴パラメータの波形との対応図
である。 １……マイクロホン、２……口内圧検出器、３
……口気流検出器、４……口唇近接検出器、５…
…音声立ち上り検出回路、６……遅延回路、７…
…特徴パラメータ記憶回路、８……標準パラメー
タ記憶回路、９……音韻分類回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 口の前方に配置された音声検出用マイクロホ
   ンと、口腔内に配置された口内圧検出器と、上記
   口の前方に配置され発話に伴う口気流を検出する
   口気流検出器と、唇の開閉を検出する口唇近接検
   出器と、上記音声検出用マイクロホンで検出され
   た音声信号より無音から有音への立ち上りを検出
   する音声立ち上り検出回路と、上記音声立ち上り
   検出回路の信号を遅延する遅延回路と、前記口内
   圧検出器，口気流検出器及び口唇近接検出器によ
   り抽出した特徴パラメータを一定時間記憶する特
   徴パラメータ記憶回路と、特徴パラメータをあら
   かじめ記憶している標準パラメータ記憶回路と、
   上記音声立ち上り検出回路の出力信号を一定時間
   遅延させた信号をトリガーとして上記特徴パラメ
   ータ記憶回路の内容を上記破裂音の標準パラメー
   タ記憶回路の内容と比較し、各破裂音の音韻に分
   類する音韻分類回路とを備えた破裂音分類装置。