JPS6132030B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、人為的に動かすことができる三次
元的形態特に三次元的な人間の顔の模型に於て顔
の表情を模擬することに関する。 人間の顔の表情を模擬する装置については多数
のシステムが採用されている。この点に関し、模
型が現実の或は録音された人間のスピーチのオー
デイオ出力に同期して発声運動を模擬するように
動く顔の造作を具備しているときは、特に生きて
いるような外見が実現される。しかし、従来は、
顔の造作の運動は対応する人間の顔の運動を極め
て限定された程度において真似をするものにすぎ
なかつた。その典型的なものとしては、スピーチ
の模擬の程度を、造作のうちのアゴの開、閉がオ
ーデイオ録音のプレイバツクに同期してなされる
ようなものに限定したものがある。 更に複雑化した手段を具備したものも存在す
る。例えば、陰極線管上の口唇の運動を模擬する
ために二次元的顔面運動に関連した周波数フイル
タが採用されたものがある。この場合は、周波数
の組合せが検出され、そして二次元的な口が音声
“Ｏ”（オー）および“Ｕ”（ユー）の発声を模擬
するよう丸められる。また、上側口唇および下側
口唇が人間のスピーチの音声振幅に対応して各別
に運動せしめられるようにしてものもある。しか
し、動かすことができる造作の運動を現実の人間
の顔の運動に一致させることにははるかに及ばな
いものでありそして、上述の如き模擬はこの発明
の如きデイジタル―アナログ変換システムを使用
することなしにアナログ電気信号の波および増
幅システムを採用するものであるので精密さに欠
けるものであつた。従来のアナログ・システムに
おけるドリフトおよび非安定性のために、現に使
用されている二次元的システムにおける口を丸め
るための特定の周波数検出は可成り不正確なもの
となる。 他の型のシステムとしては、スピーチ中の人間
の顔の三次元的な運動に対応した顔の運動を模擬
しようとしたものもある。しかし、このシステム
は、その模擬は写実的なものであるとはとてもい
えないものであつた。このシステムは、マネキン
の上側口唇および下側口唇を各別に、そして高或
は低周波数音声に応じて運動させようとするもの
であつた。上側口唇は高周波数振動に応動するよ
うに接続される一方、下側口唇は低い周波数の振
動に応動するようにして音声の母韻および子韻を
視覚的に区別することができるようにしたもので
ある。しかし、このものの運動はスピーチ中の人
間の顔の運動をあいまいにしか近似していない
し、また写実的なものと確信させることができる
程のものではなかつた。 この発明はスピーチ中の人間の顔の三次元的動
作に関し、従来のものに比して格段の効果のある
ものである。この発明は、可撓性材料により形成
された顔の模型を操作することを目的とするもの
である。遠隔駆動可能の内蔵装置がアゴの開、閉
操作のために、口をまるめるために、そして口の
下側口唇を上側口唇に関して内側に引込めるため
に具備されている。この最後に記載された装置
は、特に、上記模型の顔面の上側口唇に関し下側
口唇を口の面に直交する方向に平行に運動するよ
うにすることによつて人間の顔の三次元的動作を
行なつている。このことは上記模型が字Ｆについ
ての発音に際しての口の形状を形作るのに際して
重要なことである。従来、三次元的模型における
口唇間の並進相対運動はすべて、頭がい骨のフレ
ームに関してちよう番によりとりつけられた下あ
ごの揺動運動に同期して起るものであつた。従来
の模型は口唇間の並進運動は写実的なものからは
程遠いものであつた。 この発明は、上記模型における口唇の並進運動
をその人間の首に相当する位置から遠ざかるよう
にそして接近するように駆動するための装置を具
備した三次元的動作装置を提供することをその目
的とするものである。口唇の相対並進運動は周波
数フイルタに応答して行なわれる。このフイルタ
は、人間の口唇の並進運動による人間のスピーチ
中に発生する可聴音声スピーチ周波数の大なる周
波数のものに応動するものである。 この発明は、アナログ電気素子と共にデイジタ
ル電気素子を用いて顔の模型の運動の制御を実施
することをその他の目的とするものである。デイ
ジタル・トランスジユーサーおよびデコーダは、
アナログ回路のみを採用した装置の示す誤差例え
ば利得の変動、素子のドリフトおよび経年変化、
その他のシステム的な精度の低さに起因する誤差
を示すことなしに、デイジタル信号により動作す
るものである。この発明によるデイジタル・エン
コーデイング・装置は如くして口唇の並進運動を
導入する機構を駆動することによつて“Ｆ”（エ
フ）音の音声についての応動、および口を丸めそ
して口のコーナーを引張ることにより“Ｏ”およ
び“Ａ”（エー）音声についての応動が大変精密
になされるものである。精度が高められることに
加えて、この発明のデイジタル回路はマイクロホ
ン入力によりこの発明における模型を自発的に制
御するに際し好適なタイミングで実施することが
できるものである。従来の如く予め録音されてい
る或は予めプログラムされている応動をさせるた
めの例えばオーデイオ・テープ・トラツクのよう
な型のオーデイオ入力により動作することができ
る一方、デイジタル制御も可能であるのでこの発
明の顔の模型の制御はマイクロホン入力を行なつ
ているオペレータにより自発的な会話により実施
させることができるものである。従つてこの発明
は遠隔地点でマイクロホンに吹き込んでいるオペ
レータによる複雑な腹話術にも使用することがで
きるし、顔の模型の三次元的な応動はオーデイオ
出力に瞬時的に同期することができるものであ
る。顔の模型の動作がほんのわずかな遅れしか持
たないために、この発明の模型は典型的な会話速
度でプラグラムされた仕方で会話しているように
見える。 この発明の更なる目的は、模型の動作の写実性
を種々の点で高める点にある。特に、この発明の
一つの実施例においては、低圧空気放出ラインが
三次元的模型の頭部内に配置されそして下口唇を
上口唇に関し並進運動せしめるための装置にタン
デムに接続されている。空気放出装置は如くして
顔の口を介して可聴音声“Ｆ”に同期して空気の
呼吸をなし、またこの場合、口唇の並進運動も同
時になされる。 模型の顔のまぶたをオーデイオ出力中にに時々
まばたきせしめそしてこれに対応した顔の運動を
せしめるデイジタル制御回路によりこの発明の写
実性は高められる。デイジタル・カウンタは周波
数弁別器の一つ或はそれ以上のものの出力に接続
して出力パルス数を計数する。計数値が所定値に
達すると、このカウンタは駆動装置に対し信号を
送り、顔のまぶたをまばたきさせる。しかし、ま
ぶたの運動とオーデイオ周波数との間の協調関係
は複雑なものであり、模型の顔の目はランダムに
動作し人間の目よりも多くまばたきしているよう
にみえる。 この発明の種々の特徴について、図面による説
明を行なうこととする。 第１図は、三次元的造作を有しポリ塩化ビニル
のような可撓性材料により形成された顔１０の模
型の斜視図である。顔１０は第１図においては透
明なものとして示されているが、これはこの発明
の内部機構を見ることができるようにするがため
である。しかし、顔１０の造作のみは視る人にと
つて明らかである点理解されたい。顔１０は、１
１で示されるアゴを操作するための遠隔駆動可能
の装置、１２で示される口を丸めるための装置、
１４で示さる口を引張るための手段、１３で示さ
れるところの下側口唇を上側口唇に関し内側向き
に引き込むための手段を有している。顔１０の模
型としては１対の目２０１、鼻２０２、口１５、
アゴ先２３がある。上側口唇１６および下側口唇
１８はモールド成型され、そして口１５を形成す
るためにそれぞれ上側および下側コイル・スプリ
ング２０および２２に溶着せしめられたものであ
る。口１５の直下において、アゴ２４によりアゴ
先２３が駆動される。アゴ２４は、人間の頭がい
骨の基部に相当する位置における顔１０の後部に
近い頭の両側に配置されたピン２１のまわりを回
動するようにちよう着されている。アゴ２４は、
空気サーボ・シリンダ２５の動作により口１５を
開、閉するよう上，下動させられる。上記シリン
ダ２５は人間の頭がい骨の背後に近接した位置に
垂直に配置され、そしてその上端部でフレーム２
９に取りつけられている。シリンダ２５は、ベ
ル・クランク３１に軸着したピストン或はアクチ
ベータ２６を有している。 ベル・クランク３１は顔１０の支持フレーム２
９にピン３４で回動可能に装着されており、そし
て更に他の回動可能接続部３５を具備して、該接
続部からはプツシユ・ロツド３６が人間の口膣に
相当する位置において外向きに延伸している。上
側リンク３７および下側リンク３８より成るハサ
ミ状リンクは回動可能接続部３９によりアゴ２４
に取り付けられ、そして更に顔１０の固定フレー
ム２９に対し回転可能接続部４０に取りつけられ
ている。対向するリンク３７および３８は短い横
方向、水平ロツド４１により回動可能に相互結合
されている。そして、上記ロツド４１は、また、
プツシユ・ロツド３６の取りつけ点ともなつてい
るものである。アクチベータ・ロツド２６が運動
すると、ベル・クランク３１をしてプツシユ・ロ
ツド３６を口腔内で前進および後退せしめる。こ
のことによつて、互に対向しているリンク３７お
よび３８は交互に拡開し或はおり重なるようにさ
れる。リンク３７は顔１０の固定フレームに結合
しているので、下側のアゴ２４は、頭の背後に配
置されたピン２１のまわりを回動することにより
顔１０の残余の部分に対し相対運動するように担
持されていることとなる。 １対のスリーブ２８および３０が具備され、そ
してそれぞれ顔１０のフレーム２９および可動の
下アゴ２４に結合せしめられている点に注目され
たい。コイル・スプリング２０および２２はそれ
ぞれスリーブ２８および３０を貫通して口唇１６
および１８をアゴ２４の動きにつれて開、閉する
ものである。 口を丸めるための機構１２は往復運動するアク
チベータ・ロツド４３を有する１対のデイジタル
操作空気バルブ４２を具備している。バルブ４２
は顔１０の両側において顔のほおの高さで水平に
前、後方向に向いて配置されている。説明の都合
上、第１図には一方の機構１２のみが図示されて
いる。シリンダ４２はＴ―型リンク２０５の一方
の脚部に結合する一方、アクチユエータ・ロツド
４３は口１５のコーナーにおいてコイル・スプリ
ング２０および２２の終端部を把持するように結
合している。 開口機構１１が口唇１６および１８を分離する
よう作動されたとき、そしてアクチベータ・ロツ
ド４３がスプリング２０および２２の張力を解放
するよう前進せしめられたとき、口１５は丸くな
り、如くして口の輪郭は人間の口が“Ｏ”音声を
発声した場合の口を模擬したものとされる。 口１５を引張るための機構１４は人間の口が
“Ａ”音声を発声したことに相当する運動のため
のものである。機構１４は空気シリンダ２０２を
具備し、該シリンダはその端部においてブラケツ
ト２０４によりフレーム２９に取りつけられてい
る。上向きに延伸し、そして少し前方に傾斜した
ピストン・ロツド２０３はシリンダ２０２に嵌合
するものであつて、これは回動可能結合部２０６
においてＴ―型リンク２０５の他方の脚部に結合
している。Ｔ―型リンク２０５の最後の脚部は回
動可能結合部２０７において顔１０のフレーム２
９に結合している。 音素“Ａ”については、空気圧は空気接続ライ
ン２０８を介してシリンダ２０２に供給される。
この空気はピストン・ロツド２０３を上向きに駆
動してＴ―型リンク２０５をフレーム２９に対す
る回動可能結合部２０７のまわりで後向きに回動
せしめる。Ｔ―型リンク２０５の上述の如き回動
によつて、全シリンダ２５およびロツド４３は後
向きに引かれ、如くしてスプリング２０および２
２は口１５のコーナー部分において後向きに引か
れるに到る。この動作によつて、口１５は人間が
Ａ字を発音したときに生ずる人間の顔に生起する
状態と同様に引張られる。上述と同様の機構１４
は顔１０の口１５を笑顔にするときにも使用され
る点に留意されたい。口１５を笑わせる動作は、
しかしオーデイオ入力に応動してなされることは
なく、通常はプログラム・テープ或はコンピユー
タの制御のもとで行なわれる。 口唇変形機構１３はデイジタル操作空気シリン
ダ４５を具備している。上記シリンダ４５は舌に
対応する位置に配置されたものである。空気シリ
ンダ４５の上端部はハサミ状リンクの下側リンク
３８に対し回動ピン４９において取りつけられて
いる。シリンダ４５は下向きで前方に傾斜してお
り、そして往復運動アクチユエータ・ロツド５０
は回動可能結合部４６に延伸し、そこにおいて上
向き前方に傾斜したレバー４７に結合している。
レバー４７はその中間部分において軸４８に回動
可能に取りつけられておりそして、該軸はアゴ２
４内の位置に固定されているものである。レバー
４７の上側前方端部はスリーブ３０を担持してお
り、該スリーブは、今度は自身が下側口唇１８に
埋設されたコイル・スプリング２２を把持するも
のである。アクチユエータ・ロツド５０が空気シ
リンダ４５から伸長してくるとレバー４７は軸４
８のまわりを回動することとなり、スリーブ３０
はスリーブ２８に関し後方に引かれることは第１
図から明らかなことである。このように機構１３
を操作することによつて、下側口唇１８は上側口
唇１６に関し内側に引かれ、如くして字“Ｆ”の
発声の場合の口唇の三次元的輪郭が模擬されたこ
ととなる。 この発明の更なる特徴は、動かし得るよう構成
された顔１０のまぶた１３５を見かけ上ランダム
にまたたきをするように制御するシステムにあ
る。第２図に示される如く、ライン１２９を介し
て空気を通過させると、アクチベータ・アーム１
３１がシリンダ１３０から伸長して来て顔１０の
両側に設けられた前方に向いたレバー１３２を後
側の結合部１３３のまわりに回動せしめるに到
る。ここで、上記結合部１３３は顔１０のフレー
ム２９から上向きに延伸した柱１３７に取りつけ
られたものである。まぶたとして動作する１対の
フード１３５は横方向軸のまわりに回転可能に一
緒に結合され、そして更に結合部１３４において
フレーム２９に装着された直立支柱１３９のまわ
りにも回動することができるものである。レバー
１３２は回動可能結合部１４０においてまぶた１
３５のコーナーに結合している。第２図におい
て、レバー１３２が時計方向に回動すると、まぶ
た１３５は結合部１３４のまわりに反時計方向回
動をする。この結合部は顔１０のフレーム２９に
固着された支柱として動作しているものである。
フード１３５は見掛け上まぶたを模擬するもので
あり、如くしてアクチベータ・ロツド１３１がシ
リンダ１３０から上向きに延伸する度毎に下向き
に回動せしめられることとなる。 第１，２図に示される顔の模型を操作する素子
の電気的制御は第３，４図により説明される。特
に第３図について説明すると、オーデイオ・トラ
ンスジユーサーは５５で示され、これはオーデイ
オ・テープ・トラツク、テープ・レコーダからの
入力の形をとることができる。また、腹話術者の
話を入れるマイクロホンの形のものとすることが
できる。オーデイオ・トランスジユーサー５５は
可聴入力周波数に比例した可変周波数オーデイオ
電気信号を発生する。即ち、この電気信号は約
200ヘルツから最大4Kヘルツに亘る人間の音声信
号である。 オーデイオ・トランスジユーサー５５により供
給される電気信号は導線５４上を伝送され、分岐
してオーデイオ処理回路５６およびオーデイオ・
エンコーダ５７に供給される。オーデイオ処理装
置５６は遅延回路を具備し、該遅延回路は可変の
ものとすることができそして増幅装置５８を介し
て顔１０の近くに配置されたスピーカ５９に送ら
れる出力の同期をとる作用をするものである。オ
ーデイオ・エンコーダ５７は複数個の周波数弁別
器を具備しており、各弁別器はトランスジユーサ
５５により供給された導線５４上のオーデイオ信
号の相異なる周波数成分のものを検知し、デイジ
タル出力とするものである。検知された各周波数
は人間の音声の範囲内の相異なる可聴周波数或は
周波数帯域を示すものである。デコーダ６０はエ
ンコーダ５７の周背数弁別器からのデイジタル入
力を受信し、そしてこの入力に応動して６１にア
ナログ出力を発生する。このアナログ出力は頭部
１０の口１５をアゴ操作機構１１を介して開く程
度に比例するものである。６１におけるアナログ
出力はサーボ駆動装置６２を介して操作されて指
令信号６３となり、これはサーボ機構６４を制御
するものである。サーボ機構６４は２本の空気ラ
イン６５および６６を有し、これらラインは第１
および２図の空気サーボ・シリンダ２５に接続し
て口１５を開、閉するものである。LVDTトラン
ス６７からの電気的帰還信号はタンデム操作をす
るためにシリンダ２５およびピストン・アクチユ
エーター２６に並列にされ、如くしてサーボ駆動
装置６２への帰還導線６８に電気的に帰還を行な
つてアゴ２４をピン２１のまわりで顔１０のフレ
ームに関し回動せしめる程度を制御する。LVDT
トランス６７は、スラグ或はコアがシリンダ２５
のピストン２６とタンデムで往復運動するa.c.コ
イルを使用するものである。 空気サーボ・シリンダ２５はアナログ・サーボ
機構であり、６５および６６において空気入力を
受け入れており、これらは空気サーボ機構６４を
介して電気的帰還信号６８およびデコーダ６０の
アナログ出力６１の双方に応動して制御されるも
のである。口を丸める機構１２、口を引張る機構
１４、および口唇変形機構１３は、他方におい
て、アナログ操作による機構ではなく、デイジタ
ル的に駆動されるものである。即ち可能信号が供
給されると、シリンダ４５のアクチベータ・ピス
トンロツド５０、シリンダ２０２のアクチベー
タ・ピストン・ロツド２０３およびシリンダ４２
のアクチベータ・ピストン・ロツド４３は一定の
所定距離だけ延伸され、或は引込められる。アク
チベータ・ロツド４３の運動をなさしめるための
シリンダ４２に対する信号は空気ライン７０によ
り供給される。ピストン２０３を往復運動させる
ためのシリンダー２０２に対する信号は空気ライ
ン２０８を介して通過せしめられる一方、アクチ
ベータ・ロツド５０をシリンダ４５に関し駆動す
るための信号は空気ライン７１により供給され
る。空気ライン７０，２０８，７１はそれぞれデ
イジタル・エア・バルブ７２，２１１，７３によ
り操作され、これらは今度はオーデイオ・エンコ
ーダ５７から可能信号を引き出す。口を丸める機
構１２はデコーダ７６へのライン１０１および１
０２上の信号に応動して駆動される。デコーダ７
６は字“Ｏ”および“Ｕ”（ユー）についての発
声に関連した特定の周波数の発生を検知してデイ
ジタル・エア・バルブ７２への出力を発生する。
口を引張る機構１４はデコーダ２１２へのライン
１０３および１０４上の信号に応動して“Ａ”の
発声を示す特定周波数信号を検出してライン２１
３上に電気信号を供給する。同様に、“Ｆ”音声
デコーダ７８はオーデイオ・エンコーダ５７によ
り入力１０６および１０７に与えられた特定のオ
ーデイオ周波数信号の発生を示すデイジタル出力
を７９に供給する。まぶた制御装置７４はオーデ
イオ・エンコーダ５７の周波数弁別器のうちの一
つから入力をライン１０８上に受け、目１２のま
ぶたを見掛け上ランダムにまばたきさせる。まぶ
たを作動させる作動装置たとえばデイジタル・エ
ア・バルブ７５によつて行なわれるが、これだけ
でなく流体バルブなどでもよい。 第４図はオーデイオ処理装置５６、オーデイオ
増幅システム５８、オーデイオ・エンコーダ５７
デイジタル―アナログ・デコーダ６０、デコーダ
７６，２１２，７８まぶた制御装置７４を或る程
度詳しく示すものである。 15ボルトD.C.電源から９１ないし９８で示さ
れる８個の相異なる周波数弁別器に対し電圧調節
器８９を介して5V電源が供給される。各弁別器
９１ないし９８は一般目的用のトーン・デコーダ
であつて、通過周波数帯域内の入力信号が存在し
たとき接地する飽和トランジスタ・スイツチを具
備するものである。このような目的に使用される
典型的な回路としてはNational Semicon−ductor
Corporationによる製造、販売にかゝわる
modelLM―567トーン・デコーダがある。各トー
ン・デコーダ９１ないし９８は特定周波数を通過
せしめられるように調節され、そしてこれら周波
数が検出されたとき対応するライン１０１ないし
１０８に出力を提供するものである。 各個人的にはスピーチの音声を構成する周波数
に関し個人差がある点に注目されたい。この理由
から最大性能を発揮させるために、トーン・デコ
ーダ９１ないし９８は特定の個人の音声に同調せ
しめられており、該個人の音声がライン５４上の
入力信号として使用されるようにする。しかし、
こゝで採用されるトーン・デコーダ９１ないし９
８の同調の一例はTable に示される通りであ
る。

【表】 トーン・デコーダ９１ないし９８の出力はそれ
ぞれライン１０１ないし１０８に現われる。空気
シリンダ４２を駆動するために、出力１０１およ
び１０２はANDゲート１１０を介して結合さ
れ、該ゲート１１０自身は単安定マルチバイブレ
ータ２１４に結合している。マルチバイブレータ
２１４は一定時間長のパルスを発生し、その結果
“Ｏ”音声はこのシステムを駆動するには短時間
にすぎるパルスしか発生しないものであるがそれ
が充分に保持されることとなり、そして抵抗１１
１を介してダーリントン・パワー・トランジスタ
１１２に伝送される。パワートランジスタ１１２
のコレクタはソレノイド（図示されていない）へ
のライン１１３に接続している。このソレノイド
はエア・バルブ７２を開にして空気ライン７０に
導入し、アクチベータ・ロツド４３をシリンダ４
２から延伸せしめるに到る。トーンデコーダ９１
および９２からの出力ライン１０１および１０２
は如くして例えば430サイクル／セコンドおよび
500サイクル／セコンドの周波数が発生したこと
を指示する。これらは字“Ｏ”を発音中に発生す
る大なる方の周波数である。“Ｏ”音声が発生さ
れると、口１５は、同時にシリンダ４３によりス
プリング２０および２２の張力が緩和され、シリ
ンダ２５が口１５を開くよう駆動されることから
丸くなるに到る。 同様に、出力ライン１０３および１０４は
ANDゲート１１５により結合され、その出力は
単安定マルチバイブレータ２１５を介して抵抗２
１６に接続する。抵抗２１６は他のダーリント
ン・パワー・トランジスタ２１７に接続してい
る。このトランジスタ２１７のコレクタはソレノ
イド（図示されていない）に到るライン２１３に
接続してバルブ２１１を駆動し、空気ライン２１
０を介して圧力を伝達する。この圧力によつてピ
ストン・ロツド２０３はシリンダ２０２から延伸
する。このようにして、字“Ａ”の発声がなされ
たことを示す周波数例えば700および2000cpsが
発生したことによりパワー・トランジスタ２１７
が導通し、空気入力ライン２０８を介してシリン
ダ２０２に対し空気が導入されるに到り、如くし
てアクチベータ・ロツド２０３がシリンダ２０２
から延伸してＴ―型リンク２０５を回動しそして
口唇１６および１８のコーナーを引き戻すことと
なる。字“Ａ”の音声の発生は如くして顔１０の
口１５を引張りそして少しだけ開くようにする。
というのは、同時にシリンダ２０２も駆動され、
口唇１６および１８はシリンダ２５の駆動により
垂直方向に互に分離せしめられるからである。 同様にして、出力ライン１０６および１０７は
トーン・デコーダ９６および９７からのものであ
るがこれらはANDゲート１１６により結合され
そして単安定マルチバイブレータ２１０、抵抗１
１７を介して他のダーリントン・パワー・トラン
ジスタ１１８に達する。トランジスタ１１８のコ
レクタは別のソレノイド（図示されていない）の
コイルに接続し、該コイルは励磁されると空気シ
リンダ４５への空気入力ライン７９に空気を放出
するものである。 シリンダ４５に空気が導入されると、アクチベ
ータ・ロツド５０は延伸せしめられる。このこと
によりレバー４７は横方向軸４８のまわりを回動
し、スリーブ３０をスリーブ２８に関し内側に引
込めることとなる。このことにより顔１０の下唇
１８は上唇に関し内側に引込められる。 ANDゲート１１０は単安定マルチバイブレー
タ２１４、抵抗１１１およびトランジスタ１１２
と共に第３図における“Ｏ”音声デコーダ７６を
形成するものである。同様にANDゲート１１５
単安定マルチバイブレータ２１０、抵抗２１６、
トランジスタ２１７は“Ａ”音声デコーダを形成
する一方、ANDゲート１１６、単安定マルチバ
イブレータ２１０、抵抗１１７、トランジスタ１
１８は第３図における“Ｆ”音声デコーダ７８を
形成するものである。トーンデコーダはすべて、
顔１０の運動を行なわせる人間音声或はサウン
ド・トラツクに同調されていなければならない
が、高い周波数範囲におけるトーン・デコーダの
同調は特に正確になされなければならない。トー
ン・デコーダ９６および９７は必要に応じて運動
を行なわせるための“Ｆ”音声に応答するよう調
節される。トーン・デコーダ９６は通常は1.4な
いし3.0キロヘルツ内に調節されるが、一方トー
ン・デコーダ９７は通常1.5ないし3.5キロヘルツ
内に調節される。 この発明の更なる特徴はまぶたを見掛け上ラン
ダムにまばたきさせるための装置を提供する点に
ある。 まぶた制御装置７４は５ビツト・バイナリ・カ
ウンタ１２４を具備する。このカウンタはトー
ン・デコーダ９８の出力ライン１０８に接続した
ものである。トーン・デコーダ９８は可聴周波範
囲の高い方の周波数に設定されたものである。高
い方の周波数は低い方の周波数程しばしば発生す
るものではないので、ライン１０８上に出力が発
生する回数は低い方の周波数に設定された例えば
トーン・デコーダ９１および９２から出力が発生
する回数に比較して少ない。このために、カウン
タ１２４が一杯となるには連続スピーチ中におい
てたぶん数秒程度の時間を要する。勿論、ライン
５４上にオーデイオ入力が存在しないときは、カ
ウンタ１２４は全く歩進しない。 ライン１０８上の出力は単安定マルチバイブレ
ータ２１９に接続し、このマルチバイブレータは
抵抗２２０を介してカウンタ１２４に対しパルス
を供給する。カウンタ１２４が１２８カウントし
て満杯となつたとき、オーバー・フロー出力ライ
ン１２５は抵抗１２６を介してダーリントン・パ
ワー・トランジスタ１２７のベースに信号を送
る。トランジスタ１２７のコレクタはライン１２
８を介してソレノイド（図示されていない）に接
続している。このソレノイドはデイジタル・エ
ア・バルブ７５を瞬間的に開として空気源をライ
ン１２９に結合する。このライン１２９は第２図
の空気シリンダ１３０に達している。 フード、或はまぶた１３５は斯くしてカウンタ
１２４がオーバー・フローする度毎に生起するシ
リンダ１３０の駆動に応じてまばたきすることと
なる。顔１０はその目１２が時々まばたきするよ
うに見えるものであるので、その顔面運動の写実
性は大きく増大するに到つた。このまばたきはト
ーン検出器９８により検出されるところの高周波
音声の発生に応じてなされるものであり、この発
生の速度はスピーチ中に変化するものである。目
１２は斯くして人間の目のまばたきと同様にラン
ダムにまばたいているように見え、周期的にみえ
たり、また所定の時間間隔でまばたくようにみえ
たりすることはない。 トーン・デコーダ９１ないし９８の出力１０１
ないし１０８はすべて対応するフリツプフ・ロツ
プ回路１９１ないし１９８を介して入力としてコ
ンパンデイング・デイジタル・アナログ・コンバ
ータ６０に接続している。フリツプ・フロツプ１
９１ないし１９８は絶対的に必要なものであるわ
けではないが、これらはトーン・デコーダ９１な
いし９８からの信号をデイジタル・アナログ・コ
ンバータが適当なデコードをなすに充分な長さに
保持するに有用な場合があるのである。従つて、
フリツプ・フロツプを必要としない場合もあるの
である。コンバータ６０により検出されるトーン
周波数の特定の組合せによつて、演算増幅器１４
２の対向する入力へのライン１４０および１４１
上の出力の振幅が決まる。演算増幅器１４２のラ
イン１４１上の正の入力は抵抗１４３を介して接
地している。帰還抵抗１４４は増幅器１４２の出
力と負の入力ライン１４０との間に挿入されてい
る。演算増幅器１４２の出力は零ボルトから10ボ
ルト迄変化するものであり、そして抵抗１４５を
介し更にキヤパシタ１４６，１４７と抵抗１４
８，１４９とよりなる平滑回路を介して通過して
行く。平滑された信号は他の演算増幅器１５１の
負の端子への入力としてライン１５０上に現われ
る。増幅器１５１の出力は抵抗１５２を介してト
ランジスタ１５３のベースに接続し、このトラン
ジスタのエミツタおよびコレクタは第３図におけ
るサーボ駆動装置６２へのライン６３に接続して
いる。電圧調節器１５４および調節可能抵抗１５
５はキヤパシタ１５６と共にサーボ駆動装置６２
への出力を安定化するものである。 ライン６３上の信号は、上述の如く、エア・サ
ーボ機構６４を操作してエア・ライン６５および
６６を介してシリンダ２５に到る空気の流れを制
御するものである。この制御は、アゴ２４の運動
を制御して顔１０がライン５４上にオーデイオ信
号が存在するときに話をしているように見えるよ
うにし、そして検出される周波数に従つてデコー
ダ６０により決定される量だけ口を開口するよう
にする。例えば、“Ｏ”の発声音声周波数がトー
ンデイテクタ９１および９２により検出される
と、大なる信号がライン１４１上に現われ、如く
して口を可成り大きく開口せしめることとなる。
“Ｆ”の発音に関連した周波数が発生しそしてト
ーン・デイテクタ９６および９７により検出され
ると、口１５を少ししか開口せしめない信号がラ
イン１４０上に現われる。 デイジタル・アナログ・コンバータ６０は特定
の人間のスピーチの特性に対応した周波数に適応
するようプログラムされる。コンバータ６０は電
圧調節器１６０および抵抗１６１を介して15ボル
トD.C.電源の正の端子に接続する。キヤパシタ
１６２は接地している。適当なデイジタル・アナ
ログ・コンバータは使用される場合はPMI社製の
モデルDAC―76とすることができる。 第４図にはオーデイオ処理装置５６およびオー
デイオ増幅器５８も図示されている。オーデイオ
増幅器５６は自走発振器として動作するワン・シ
ヨツト・マルチバイブレータ１６４を具備してい
る。可変抵抗１６５は出力ライン１６６に現われ
るクロツク・パルスの周波数の調節するために使
用される。出力１６６は抵抗１６７を介してトラ
ンジスタ１６８のベースに接続しており、このト
ランジスタのコレクタは抵抗１６９を介して５ボ
ルトＤ，C.電源の正の端子に接続している。ラ
イン１７０は１対のタイミング用フリツプ・フロ
ツプ１７１および１７６に対するクロツク・パル
スを担持するものでありこれらフリツプ・フロツ
プはワンシヨツト１６４の周波数を半分にするも
のである。フリツプ・フロツプ出力１７２および
１７３は１対のオーデイオ遅延回路１７４および
１７５に接続することによつて、ライン５４から
のオーデイオ入力を遅延し、如くして顔の運動を
行なわしめる装置に対しスピーカ５９に与えられ
るオーデイオ出力に同期して動作する時間が与え
られる。遅延回路１７４および１７５は直列接続
して全遅延時間が50ないし300ミリセコンドとな
るようにしている。最も望ましい遅延時間は空気
シリンダおよび機械要素により変化するものであ
るが、この発明の好適な実施例においては180ミ
リセコンドの遅延時間によつて顔の運動とオーデ
イオ出力との間の同期は達成される。 オーデイオ処理装置５６の出力は調節可能抵抗
１８０に現われる。この抵抗１８０は、キヤパシ
タ１８１，１８２，１８３および抵抗１８４，１
８５および１８７より成る低域フイルタに接続し
ている。低域フイルタの出力ライン１８８は演算
増幅器１８９の負の入力に接続し、この増幅器は
オーデイオ信号を増幅しそして高周波ノイズをロ
ール・オフするものである。増幅器１８９の正の
入力は抵抗１８６を介して接地している。増幅器
１８９の出力は第３図のスピーカ５９への入力と
して１９０に現われる。 この発明の動作について説明すると、オーデイ
オ入力装置５５からくるライン５４上のオーデイ
オ入力はオーデイオ・エンコーダ５７およびオー
デイオ処理装置５６の双方に対し供給される。オ
ーデイオ処理装置５６においては、遅延回路１７
４および１７５によりオーデイオ信号に対し遅延
が与えられる。オーデイオ信号は適当な遅延が与
えられた後波されそしてオーデイオ出力として
スピーカ・システム５９に与えられる。トーン・
デイテクタ９１ないし９８の出力はデコード用の
デイジタル・アナログ・コンバータ回路６０にお
いてデコードされてシリンダ２５がアゴ２４を顔
１０のフレームに関し駆動する程度を制御するに
到る。なお、上記遅延時間中は、トーン・デイテ
クタ９１ないし９８は特定の発音に対応した種々
のオーデイオ周波数信号を検出している。そし
て、上記制御によつてスピーチ中の人間のアゴの
運動を模擬するための口唇１６および１８間の分
離の程度が制御される。 “Ｏ”音声の周波数特性を有するライン５４上
のオーデイオ入力に応答して口は丸められること
となり、そして口１５のコーナーは“Ａ”音声に
応答して引き戻される。上記音声はトーン・デテ
クタ９１，９２，９３，９４、それぞれにより検
出される。“Ｏ”音声が発生されるとANDゲート
１１０から出力が生じ、この出力はシリンダ１４
２に対し空気入力ライン１１９を介して空気を送
るソレノイドを駆動する。空気シリンダ１４２が
駆動されるとアクチベーターロツド４３が延伸
し、コイルスプリング２０および２２の張力を解
放して、口１５は空気サーボ・シリンダ２５の制
御のもとで開口させられるのに同期して該口のコ
ーナーは引張られるに到る。空気シリンダ１４２
と空気サーボシリンダ２５との間の上記の如き協
働動作によつて口唇１６および１８は互に分離さ
れ、そして丸められる。しかし、“Ａ”音声に応
答して、ソレノイドはライン２０８上の空気は空
気シリンダ２０２に送り込まれる。これによつ
て、ピストン・ロツド２０３を延伸し、そしてＴ
―型リンクを上向きおよび下向きに回動する。斯
くして機構１２は後向きに引張られてスプリング
２０および２２の張力は増大する。従つて、口唇
２０および２２は引張られる一方、シリンダ２５
は口を幾分開口する。このような運動の組合せに
よつて口は人間が“Ａ”を発音した場合の現実の
口に極めて近いものとなる。 “Ｆ”音声の発音がなされたときはいつでも、
トーン・デコーダ９６および９７はANDゲート
１１６を介して信号を送り出し、そして空気シリ
ンダ４５へのライン７１に空気入力が与えられる
こととなる。このことによつてレバー４７は軸４
８のまわりを回動せしめられてその下部はアゴ２
３に向けて押圧され、そしてその上部は内側に引
張られる。レバー４７の上部にはスリーブ３０が
取りつけられている。スリーブ３０をスリーブ２
８に関し内側に運動せしめることによつて、下唇
１８は顔１０の下唇１６に関し上唇１６に関し内
側に引張られることとなる。 スピーチ中、高周波数が時々発生し、これはト
ーン・デコーダ９８を駆動してカウンタ１２４に
出力を供給する。５ビツト・カウンタ１２４が１
２８パルス計数聞オーバーフローすると空気ライ
ン１２９はその瞬間開となつて空気シリンダ１３
０が駆動される。このことによつて目１２のまぶ
た１３５はまばたきするに到る。各オーバーフロ
ー毎に、カウンタ１２４は零にリセツトされ、カ
ウントを再開する。 上述の如く実施例は単に１種のみしか示されて
はいないが、当業者であればこの発明について容
易に多数の変更、改造を施すことができる点理解
されたい。例えば、図面には人間の顔が図示され
てはいるが、他の生物の顔の模型についても同様
に人間の顔の表情を模擬するよう操作するように
することができる。従つて、この発明は図示説明
される実施例にのみ限定されるべきものではな
く、特許請求の範囲に限定される通りのものであ
る点留意されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は動かすことができる形態の顔の造作を
駆動する機械要素を説明するための斜視図であ
る。第２図は第１図に示される顔のアゴおよびま
ぶたの操作をするための機構部の一部の左側部を
示す図である。第３図はこの発明の電気素子を説
明するブロツク図である。第４図は第３図の回路
の一部を説明する略図である。 図中符号、１０…顔、１１…アゴを操作するた
めの遠隔駆動可能の装置、１２…口を丸めるため
の装置、１３…下側口唇を上側口唇に関し内側向
きに引き込むための手段、１４…口を引張るため
の手段、１５…口、１６…上側口唇、１８…下側
口唇、２３…アゴ先、２４…アゴ、２０１…一対
の目、２０２…鼻を夫々示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 可撓性材料により形成された三次元の顔の模
   型１０に於て、選択的に動かされる下側口唇を上
   側口唇に対し内側に引込める装置１３と、口を丸
   める装置１２と、口を引張る装置１４と、アゴを
   操作する装置１１とを内蔵しており、オーデイオ
   入力の可変周波数成分に比例した電気信号を発生
   するオーデイオ信号変換装置５５と、異なる周波
   数帯域にそれぞれ同調されておりある特定の個人
   の音声周波数に対応する前記電気信号を受信して
   信号を発声する複数の周波数弁別器９１〜９８を
   有するエンコーダ５７と、前記複数の周波数弁別
   器９１〜９８に接続されており該周波数弁別器の
   出力の特定の複数の組み合わせの出力が供給され
   ておりこれらの組み合わせに出力が発生した時特
   定の音の発生が行なわれたと認識する複数個のデ
   コーダ７６，７８，２１２と、前記複数のデコー
   ダ７６，７８，２１２の出力が供給されており、
   前記口を丸める装置１２と前記下側口唇を上側口
   唇に対して内側に引込める装置１３と口を引張る
   装置１４とを作動させるそれぞれの作動部材７
   ２，７３，２１１と、複数の周波数弁別器９１〜
   ９８の出力の全てを受信して該出力に応答する信
   号を発生するデコーダ６０と、前記デコーダ６０
   の出力が供給されており前記１１の装置を該出力
   に比例して作動させる作動部材６２とを備えた三
   次元動作制御装置。 ２ 前記下口唇を上口唇に対して内側に引込める
   ための内蔵された装置１３が、“Ｆ”（エフ）の文
   字の発音時の周波数成分に対応する前記周波数弁
   別器の少なくとも２つの出力の組み合わせに応答
   する作動部材７３によつて作動されることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の三次元動作
   制御装置。 ３ 前記口を丸めるための内蔵された装置１２
   が、“Ｏ”（オー）の文字の発音時の周波数成分に
   対応する前記周波数弁別器の少なくとも２つの出
   力の組み合わせに応答する作動部材７２によつて
   作動されることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の三次元動作制御装置。 ４ 前記口を引張るための内蔵された装置１４
   が、“Ａ”（エー）の文字の発音時の周波数成分に
   対応する前記周波数弁別器の少なくとも２つの出
   力の組み合わせに応答する作動部材２１１によつ
   て作動される特許請求の範囲第１項記載の三次元
   動作制御装置。 ５ 前記周波数弁別器９１〜９８の少なくとも１
   個の出力に接続した該出力を積算する制御装置７
   ４と、該積算数が所定の値に達した時の該制御装
   置からの信号に応答してまぶたを作動させる作動
   装置７５とから成るまぶたをまばたきさせるため
   の装置を有することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の三次元動作制御装置。