JPH0659621A - 発声訓練装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 毎回の訓練時における音声特徴量検出装置１
１と訓練者の距離ならびに角度の測定を行い、さらにそ
の補正手段を有する発声訓練装置を提供する。 【構成】 距離測定装置ならびに、角度測定装置より訓
練者とセンサーとの距離・角度を測定し、位置データベ
ースと比較判定装置により、比較され制御信号を出力す
るようなセンサー位置補正手段１４を有する。また、そ
の信号を表示装置１３で表示する事により、センサーを
正しい位置へ補正する。その後、音声特徴量検出装置１
１で、発声された音声の特徴量を検出し電気信号へ変換
され、音声特徴量抽出手段１２で、発声特徴量の抽出を
行い、表示装置１３で、音声特徴量の一部を視覚表示す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、外国語習得並びに発声
障害を持ち訓練を必要とする人々に対する発声訓練装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】人間は、幼少の頃に周りの人々から発声
される言葉を聞き、自分の発声した音声と比較すること
により音声言語を学習していく。同様に、外国語習得の
際にも、周りの発音と自分の発音を比較することにより
学習を行う。しかしながら、健聴者においても自分の音
声と周りの音声の特徴量の違いを聞き分けることは難し
い。さらに、耳の不自由な人のように、聴力に損失があ
る場合には、比較するための音声を取り込むことができ
ないため、音声習得が非常に難しくなる。これらの問題
を解決する手段として、発声訓練装置が開発されてい
る。発声の重要な因子として、声帯振動、鼻振動、呼気
流、舌位置ならびに舌構え等が挙げられる。発声訓練装
置は、音声、鼻振動、喉頭振動、呼気流、および舌の位
置を検出することにより、インテンシティ、ピッチ、有
声・無声の判別、鼻振動エンベロープ、声帯振動エンベ
ロープ、摩擦性、破裂性、呼気流、鼻音性、および舌位
置等の発話特徴量を抽出し、さらに、発話特徴量の一部
をディスプレイ上に表示することにより、視覚的にフィ
ードバックを行い発声の訓練・学習を支援してきた（文
献”言語障害者用発声発語訓練装置（第６報）”電子情
報通信学会教育技術研究会、昭和６３年１月、山田義則
・村田程夫）。

【０００３】従来の発声訓練装置を図面を用いて説明す
る。従来の発声訓練装置の基本構成を図４に示す。１１
は、音声特徴量検出装置で、例えばマイクロホンや呼気
流センサー等の各種センサーで構成され、音声・呼気流
等を検出し電気信号に変換を行う。１２は、音声特徴量
抽出手段であり、例えば、ＤＳＰ等の信号処理用ＩＣ等
から構成され、音声特徴量検出装置１１から得られる電
気信号を元に、インテンシティ・ピッチ・発声時の呼気
流等の音声特徴量の抽出を行う。１３は、表示装置で、
例えばＣＲＴ等で構成され、音声特徴量抽出手段１２よ
り得られた音声特徴量を視覚表示する。以上のように構
成された従来の発声訓練装置の動作について説明する。
訓練者から発声される音声・呼気流等を、音声特徴量検
出装置１１が検出し電気信号に変換する。その電気信号
を受けて、音声特徴量抽出手段１２が、発声時に必要な
音声特徴量の抽出を行い、表示装置１３により音声特徴
量を視覚的に表示する。この視覚情報から、訓練者は、
発声に必要な破裂性や摩擦性等の特徴量を得て、発声を
正しくするよう修正を行う。この一連の訓練を繰り返す
事により、発声の向上がはかられる。さらに、図３に示
されるように、訓練前には、音声特徴量検出装置１１と
訓練者３１の発声器官３２との距離３３ならびに、角度
３４の調整を行う。また、必要に応じて、距離３３や角
度３４の位置の相違に対応した音声特徴量検出装置１１
の感度調整を行なう必要がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、訓練者３１の位置や音声特徴量検出装置
１１の設置状態の変化等で前記音声特徴量抽出手段１２
より得られる音声特徴量に変化が生じる。例えば、無指
向性標準マイクロフォンにおいての実験結果を図５に示
す。実験は無響室内で行い、人体モデルＨＡＴＳの口部
分に取り付けたスピーカーから出力されたホワイトノイ
ズを、口の正面から１ｃｍ，５ｃｍ，１０ｃｍにそれぞ
れにおいて、観測した周波数特性である。これを見れば
分かるように、距離が１ｃｍから５ｃｍに変化した際に
音圧レベルは約１５〜２０ｄＢ減衰しているのに対し、
５ｃｍから１０ｃｍに変化した際は音圧レベル減衰量
は、５ｄＢ程度しか見られない。また、周波数特性も変
化していることが分かる。このように、マイクロフォン
との距離に対して、音圧レベル及び周波数特性は複雑な
挙動を示すことが分かる。また、呼気流に関しては、/P
a/は、前方正面から下へ約１０度の方向に、/Ta/は、約
６０度の方向に、/Ka/は、約５０度の方向に呼気が出さ
れていることが報告されている（文献”発語訓練用視覚
表示のための呼気流の検出”村田程夫、日本音響学会音
声研究会資料 S84-35(Jul 28,1984)）。

【０００５】上記の文献にも挙げられているが、発声に
ともなう呼気流の状態を調べる際には、呼気の出される
角度が重要な因子として挙げられる。以上のように、距
離および角度の変化量を補正する手段として、従来は、
訓練前に訓練者３１が適正な位置になるように適時音声
特徴量検出装置１１と訓練者３１の発声器官３２の距離
３３および角度３４を調整したり、または、感度が一定
になるように感度調整が必要であったが、どの位置が適
正であるかの明確な指示がなく、適正に調整することが
困難であるという課題を有していた。

【０００６】本発明はかかる点に鑑み、毎回の訓練時に
おける、音声特徴量検出装置１１と訓練者３１の発声器
官３２との距離３３ならびに角度３４の測定を行い、さ
らにその位置補正を提示するためのセンサー位置補正手
段１４を有し、その信号を表示装置１３により訓練者に
提示することにより感度調整の指標を示す事ができる発
声訓練装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明におけるセンサー
位置補正手段においては、呼気流等を検出するセンサー
類と訓練者との距離および角度を測定する距離測定手段
ならびに角度測定手段と、正しい距離・角度等の位置情
報を記憶した位置データベースと、前記距離測定手段な
らびに前記角度測定手段から得られる情報と前記位置デ
ータベースからの情報とを比較・判定し制御信号を生成
する比較判定装置を備えた構成とする。

【０００８】

【作用】本発明は前記した構成により、発声訓練を行う
際に、マイクロフォン等のセンサー類の訓練者までの距
離、訓練者との角度を測定し、正しい位置と比較し、比
較判定装置を通じて、正しい位置へ補正するように制御
信号を出力し、表示装置で訓練者に正しい位置へ補正す
るように指示を与えることができる。そのため、毎回の
訓練時において、安定した出力を得る事ができ、発声の
訓練効果の向上が可能となる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。

【００１０】図１は、本発明の実施例における発声訓練
装置の概念図を示すものである。１１は、音声特徴量検
出装置で、例えばマイクロホン・呼気流センサー等の各
種センサーで構成され、音声・呼気流等を検出し電気信
号に変換を行う。１２は、音声特徴量抽出手段であり、
前記音声特徴量検出装置１１から得られる電気信号を元
に、インテンシティ・ピッチ・発声時の呼気流等の音声
特徴量の抽出を行う。１３は、表示装置で、例えば、Ｃ
ＲＴ等で構成され、前記音声特徴量抽出手段１２より得
られた音声特徴量を視覚表示する。１４は、センサー位
置補正手段で、センサーの位置を測定し、正しい位置へ
補正するように制御信号を出力し、表示装置１３で訓練
者３１に正しい位置へ補正するように指示を与えること
ができる。

【００１１】以上のように構成された本実施例の発声訓
練装置について、以下その動作を説明する。

【００１２】訓練者３１は、訓練をはじめる前に、音声
特徴量検出装置１１と訓練者３１の発声器官３２との距
離３３ならびに、角度３４をセンサー位置補正手段１４
により位置の補正が行われる。その後、発声された音声
は、音声特徴量検出装置１１により、電気信号へ変換さ
れ、さらに音声特徴量抽出装置１２で音声特徴量へ変換
される。その特徴量の一部を表示装置１３で視覚表示を
行う事により訓練を行う。

【００１３】図２は、本発明におけるセンサー位置補正
手段１４を示すブロック図である。２１は、距離測定装
置であり、例えば、超音波センサーや赤外線センサー等
から構成され、音声特徴量検出装置１１と訓練者３１の
発声器官３２との距離３３を測定し電気信号に変換す
る。その測定方法としては、例えば赤外線センサーにお
いては、音声特徴量検出装置１１から、赤外線を訓練者
３１へあてて、その反射光が戻ってくるまでの所用時間
を測定し、その所用時間を光速を乗算することによって
距離を測定することが可能となる。２２は、角度測定装
置であり、例えば、ロータリ・エンコーダ等から構成さ
れ、訓練者３１の発声器官３２から音声特徴量検出装置
１１とのなす角度３４を測定し電気信号に変換する。角
度測定装置として、実際的には音声特徴量検出装置１１
と訓練者３１とのなす角度を測定するのは難しいが、訓
練者３１は、訓練時には垂直になっているので、音声特
徴量検出装置１１と重力方向とのなす角度を測定するこ
とにより、間接的に音声特徴量検出装置１１と訓練者３
１とのなす角度を測定することができる。具体例とし
て、重りをぶら下げた指標となす角度をロータリーエン
コーダ等で検出することで、角度の測定が可能である。
２４は、位置データベースであり、例えば、Ｓ−ＲＡＭ
等の記憶素子で構成され、音声特徴量検出装置１１と訓
練者３１の発声器官との正しい位置を記憶しておき、必
要な際にそのデータを出力する。２３は、比較判定装置
で、距離測定装置２１、または、角度測定装置２２から
の信号と位置データベース２４からの信号の差異を検出
し許容範囲であるかどうかを判定し、制御信号２５を出
力する。この構成により、音声特徴量検出装置１１と訓
練者３１との距離３３や角度３４が正しい位置からずれ
ると制御信号２５をもとに、表示装置１３から位置補正
情報を提示することにより正しい位置に補正することが
可能となる。

【００１４】以上のように構成された本実施例のセンサ
ー位置補正手段について、以下その動作を説明する。

【００１５】まず、距離測定装置２１や角度測定装置２
２により、各種センサーと訓練者３１との距離３３や角
度３４が測定され電気信号として出力される。その出力
信号と、位置データベース２４の情報を比較判定装置２
３に入力することにより、位置データベースの値と距離
測定装置２１、角度測定装置２２との差が許容範囲であ
る際に制御信号２５を出力する。

【００１６】以上のように本実施例によれば、センサー
位置補正手段１４を設けることにより、制御信号２５を
生成することができ、訓練時に正しい位置になるまで音
声特徴量検出装置を補正し、しかも同一の位置を示すよ
うガイドすることで、訓練時に同一条件で発声訓練を行
うことが可能となり、発声訓練に必要な音声特徴量のバ
ラツキを減らすことが可能となる。

【００１７】なお、本実施例では、センサー位置補正手
段１４において、距離測定装置２１ならびに、角度測定
装置２２を併用した。しかしながら、ピッチ等を検出す
る際には、距離変化分が、角度変化分に比べて大きく関
与するため、角度測定装置２２を用いず、距離測定装置
２１のみで構成しても、その効果に違いは認められない
ばかりでなく、比較判定装置２３に入力される情報量を
削減する事により、高速の判定が可能となる。

【００１８】なお、同様に呼気流等を検出する際には、
破裂性については、その角度が重要な因子であり、角度
測定装置２２のみを用いた構成でも、その効果に違いは
認められない。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
発声を学習する際にセンサーの位置を正しく補正するこ
とが可能となる。その結果、毎回の訓練時の音声特徴量
を安定して抽出することが可能となる。

【００２０】したがって、本発明の発声訓練装置は、音
声特徴量を安定して抽出することができ、訓練の効果を
向上する事ができ、その実用的効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の全体の構成概念を表すブロック図

【図２】本発明における、センサー位置補正手段の概念
を表すブロック図

【図３】本発明における、センサー位置補正手段具体例
の図

【図４】従来の発声訓練装置の概念を表すブロック図

【図５】訓練者とマイクロフォンとの距離に対する周波
数特性変化を表すグラフ

【符号の説明】

１１ 音声特徴量検出装置 １２ 音声特徴量抽出手段 １３ 表示装置 １４ センサー位置補正手段 ２１ 距離測定装置 ２２ 角度測定装置 ２３ 比較判定装置 ２４ 位置データベース ２５ 制御信号 ３１ 訓練者 ３２ 発声器官 ３３ 距離 ３４ 角度

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】視覚的に音声を提示することにより発声訓
   練を支援する発声訓練装置において、音声特徴量検出装
   置と訓練者の発声器官との距離を測定する装置ならびに
   角度を測定する装置を有し、センサーの位置補正情報を
   提示できるセンサー位置補正手段を備えたことを特徴と
   する発声訓練装置。
2. 【請求項２】音声特徴量検出装置と訓練者の発声器官と
   の距離を測定する装置を有するセンサー位置補正手段を
   備えたことを特徴とする請求項１に記載の発声訓練装
   置。
3. 【請求項３】音声特徴量検出装置と訓練者の発声器官と
   の角度を測定する装置を有するセンサー位置補正手段を
   備えたことを特徴とする請求項１に記載の発声訓練装
   置。