(57)【要約】【課題】従来の技術では、英語の音素「ｌ」及び「ｒ」の発音及び識別を学習する際に、学習者は十分に納得の行く成果を得ることが困難であった。学ぼうと思っても限られた学習現場でしか当該学習をすることが出来なかった。【解決手段】本発明の第１部は、英語の音素「ｌ」及び「ｒ」の母国語人による模範パターンと、学習者による模倣パターンを並列して同一画面にリアルタイムに連続的に表示する。よって学習者は視覚的に容易に自己評価を行ない、主体的に発音の訓練を進められる。第２部は、基本音声、加工音声、単語、更に合成音声を用いて学習者は当該音素の特徴的相違を容易に且つ正確に把握出来、更に特別に考案された訓練方法により、識別能力を高め母国語人のそれに類似した能力に近づけることを可能にした。第３部は、コンピュータによるネットワークシステムを利用する事で、誰でも容易に好みの場所で発音及び識別訓練を実施する事が可能になった。【選択図】  図４
2004334164.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本装置は、英語の音素「ｌ」及び「ｒ」の発音を習得しようとしている学習者が、英語を母国語とする人の模範パターンと学習者の模倣パターンを、音声も含めて、客観的に比較対照しながら同時に発音の訓練を出来るようにするための装置である。そのために本装置には、英語の音素「ｌ」及び「ｒ」の部分を時間的に強調して２、３秒間発声した音声「ｌａ」及び「ｒａ」、の特徴的パターンが模範パターンとして予め登録されている。又、この模範パターンと学習者の模倣パターンを、学習者の頻度に順じてリアルタイム且つ連続的に同一画面上に並列して表示するための機能、及び必要に応じて双方の音声を再生するための機能を備えている。
【請求項２】
本装置は、英語の音素「ｌ」及び「ｒ」の特徴的相違を強調し、より一層鮮明に表出し、学習者に対して速やかに両音素の特徴を習得させるための識別補助装置である。その為に本装置には音素「ｌ」又は「ｒ」を含んだ、英語を母国語とする人の基本音声（例えば「ｌｉ」や「ｒｅ」等）を時間的に引き伸ばした加工音声が予め登録されている。更に学習者が両音素を比較対照し、相互の相違を把握し、記憶を容易にするために、加工音声、基本音声及び単語を単音として、又は対として（例えば、ｌｉ−ｒｉ、ｂｌｉｇｈｔ−ｂｒｉｇｈｔ等）多数の音声資料が特定の時間間隔をおいて再生出来るように登録されている。更により実用的な識別能力を身に付けるために、提示音声として両音素の何れか、又は双方を含んだ文章も登録されている。
【請求項３】
本装置は、また英語学習者の音素「ｌ」及び「ｒ」の識別能力を母国語人の識別能力に近づけるための訓練装置でもある。その為に予め本装置には、英語の音声「ｌａ」及び「ｒａ」の音声解析結果を基にして複数個の人工合成音声を作成し、それらを改めて母国語人の識別基準に基づいて「ｌａ」又は「ｒａ」に分類した音声資料が登録されている。
【請求項４】
本装置は、請求項２及び請求項３に記載された各種の登録資料を効率よく運用する訓練装置でもある。その為に資料の編成、資料の提示、学習者の解答方法、フィードバックの種類と提示の仕方、結果の報告を目的に沿って最高の効率を上げられるように構成されている。
【請求項５】
本装置は、コンピュータを用いたネットワークシステム（例えば、ＬＡＮによる限られた範囲や、インターネットを介した広域にあるコンピュータ間を結んで行なう通信手段など）を用いて、英語の識別能力を高めようとする遠隔地の学習者に対して、直接訓練と同様の機会と援助を提供する機能を搭載している。
【請求項６】
本装置に採用された音声訓練方法は、英語以外の外国語の学習者が自国語に無い新しい音声を学習及び獲得する際にも応用可能である。今回の発明の基本的概念、すなわち新しい音声の特徴を、知覚的及び解析的に分析し、学習者に聴覚的及び視覚的に分かり易い方法で提供する。学習者は得られた基礎知識に基づいて当該音声の発音及び識別の訓練を今回の発明で採用された方法と同様の方法で実施する。この基本的概念を変更する事無しに、本装置を用いて新しい音声を獲得するという目的を容易に達成する事が可能である。尚今後の予想される音声解析技術の進歩に対して、本装置はこの発明の基本的概念を変更することなく、新技術の解析成果を取り入れることが可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
語学教育現場、例えば一般の英会話学校とか、初期の段階で英語を教える中学校、高等学校、大学等のコンピュータを利用することで、更に遠隔地の個々の学習者もコンピュータ間を結ぶ情報通信ネットワークシステムを利用することで、本装置は発音及び識別の訓練用装置として活用することが出来る。
【背景技術】
【０００２】
英語の音素「ｌ」及び「ｒ」の発音を指導するに当たって、従来の技術は、指導者等が手とか口、物、図面等を使った機械的な方法と、母国語人の模範例を音として示すという方法を採ってきた。学習者はそれを見よう見まねで学習してきた。しかしこのような機械的、及び聴覚的指導だけでは、学習者は十分に納得の行く発音能力を得るに至らなかった。一方、両音素の識別能力向上を目的とした指導は殆どなされなかった。更に技術的に未開拓の領域であったために、当該学習のためにネットワークシステムを利用することは無かった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の技術では、音素「ｌ」及び「ｒ」の発音及び識別の訓練において、学習者が十分に納得が行く程の学習結果を学習者に与えることが困難であった。その原因は３つ考えられる。
【０００４】
第１に、日本語しか知らない学習者にとって両音素の発音を習得する事は大変な困難を伴う。日本語には元来両音素が存在しない。その為に、聴覚的に両音素を識別する能力を日本人は殆ど持っていないか、非常に低い。従って指導者の模範発音を耳で聞きながら両音素の発音を習ったとしても、学習者自身は確信を持てる程の十分な効果を上げる事は不可能である。これは耳の不自由な人が言語を覚える際に遭遇する困難さに類似している。
【０００５】
第２に、従来の技術は両音素の識別に殆ど重点を置かなかった。その為学習現場において当該音素の識別訓練が、排他的に実施される事はなかった。従って正確な識別が求められているにも拘らず、学習者はそれを学習獲得することが出来なかった。
【０００６】
第３に、両音素の発音及び識別の能力を学習獲得しようとしても、その為の知識、技術、情報を得る場所が十分に存在しなかった。特に遠隔地の学習者にとって、当該目的を叶える事は殆ど不可能であった。これらの課題に対して以下の解決法が考えられる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の原因に対しては、聴覚的機能の欠陥を視覚的に補充することで、この問題を解決する事が出来る。本装置では、従来の技術で出来なかった両音素の音声学的特徴パターン（例えば、波形、振動数、振幅、等）を視覚的にコンピュータ画面の一部に模範パターンとして表示しておく。学習者は模範音声を聞きながら模倣して当該音声を発声、入力する。入力された音声はリアルタイムに解析され、同一画面上の残りの部分に模倣パターンとして瞬時に並べて表示されるようになっている。従って、学習者は双方のパターンを視覚的に容易に比較対照、評価出来る為に、正確なフィードバックを得られる。この得られた情報を基に、たとえ聴覚的情報が乏しくても、十分な発音訓練を実施する事が出来る。
【０００８】
第２の原因に対しては、更に２つの段階に分けて解決する事が出来る。第１段階では両音素の特徴的相違を知覚的及び解析的観点から学習者に正確に把握させる。第２段階では英語を母国語とする人（以後“母国語人”と表記する）の識別方法を基に訓練資料を編成しする。この資料を用いて前段階で得られた知識を基礎にしながら訓練することで、学習者は単に両音素の識別能力のみならず、母国語人のそれに類似した識別能力を獲得することが出来る。
【０００９】
第１段階として本装置は、識別能力の殆ど無い学習者に対して、両音素「ｌ」及び「ｒ」の特徴及び相違を、加工音声を用いて知覚的に学習及び獲得するのに必要な援助を提供する装置である。通常我々は１００ｍｓ（ミリセカンド、又は１／１０００秒）以内、時には２０ｍｓ、３０ｍｓという短時間に各種の音素を区別して発声し、又それらを瞬間的に識別知覚する。ところが初心者には経験の無い両音素の違いを獲得し、識別するのは至難の業である。しかし各音素を時間的に引き伸ばして加工音声を作ることで、学習者はたやすく両音素の知覚的特徴及び相違を獲得することが出来る。しかし獲得しただけでは意味が無い。実際に現場にて十分活用出来なくてはならない。従って本装置には、識別訓練用の様々な加工音声、基本音声及び単語、更に両音素の比較対照を容易にするために両音素から成る加工音声、基本音声及び単語の対、また模範パターンに加えてより実用的にするために、一般的な多数のネイティブによる数多くの発音例などが登録されている。また本装置はこれらの音声を繰り返し再生する機能を備えている。
【００１０】
第２段階として本装置は、英語学習者の音素「ｌ」及び「ｒ」の識別能力を母国語人のそれに近づけるための訓練装置である。その為に予め本装置には、英語の音声「ｌａ」及び「ｒａ」を、母国語人の識別基準に基づいて人工的に合成した複数個の人工合成音声、及びそれらを用いて行なう種々の識別訓練様式が登録されている。又訓練を効率よく実施するため以下のような各種の機能を備えている。各合成音声を種々の方法で提示するための機能、各合成音声を再生する音声再生機能、提示された音声が「ｌａ」又は「ｒａ」の何れであったかを学習者がマウス、又はキーボードを用いて識別入力する機能、入力された情報を集計し正誤の判定を下す機能、結果を報告する機能等である。
【００１１】
第３の原因に対しては、本装置は、ネットワークシステム、即ちインターネット、及びＬＡＮなどと言ったコンピュータ間を繋いで行なう通信手段を用いて、遠隔地の学習者にも、同様の援助を、公平に提供する機能を備えている。
【発明の効果】
【００１２】
本装置は、日本語には元来存在しない英語の音素「ｌ」及び「ｒ」の模範パターンと、学習者の両音素の模倣パターンを、視覚的且つ聴覚的に、リアルタイム且つ同時に、１つの画面上に並列して提示する事が出来る。従って学習者は容易に比較対照出来、自己評価を可能にした。その結果学習者は自己の聴覚的欠陥を補い、自主的に訓練を実施することが可能になり、両音素の発音方法を容易に習得することが可能になった。
【００１３】
本装置は、音素「ｌ」及び「ｒ」の識別訓練において、加工音声を採用した。その結果両音素の特徴的な相違を容易に学習することが可能になった。また学習、記憶を効率的に行なえるように短期記憶の特質を活かして基本音声対、及び単語対のタイミングを設定し再生提示出来るようにした。更に母国語人の識別基準に基づいて編成された複数個の人工合成音声「ｌａ」及び「ｒａ」を訓練用の音声資料として採用した。その結果、学習者は自己の識別基準を母国語人のそれに近づけることが可能になった。
【００１４】
更に本装置は、両音素の特徴的相違を単なる知識として獲得する事を援助するだけではない。この知識を実際の場面に活かされるようにする為に種々の訓練方法を考案し、各種の識別訓練テストを作成した。学習者はこれらの訓練テストを実施することでスムーズに実用的な識別能力を獲得することが可能になった。
【００１５】
最後に本装置は、コンピュータを用いた通信手段であるネットワークシステムを利用することで、広義での学校という限られた場所だけではなく、居ながらにして広く一般の学習者が、学習したい時に好みに応じた時間だけ自由に識別の訓練を実施出来るようにした。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
音素「ｌ」及び「ｒ」の発音及び識別能力を習得するに当たって今回の発明では、聴覚的情報だけでは不充分な点を、視覚的情報として補う事が出来る。即ち音声解析器を用いて機械的に得られる解析学的情報（詳細な両音声の特徴的相違）をコンピュータの画面にパターンとして視覚的に提示する。従って学習者は聴覚による識別能力が不充分であっても視覚能力さえ充分あれば両音素の特徴及び相違を明確にし獲得する事が出来る。更に様々な機能と音声資料を用いて効果的な発音及び識別の訓練を行なう事で、学習者は獲得した相違を単なる知識ではなくて、実用的な能力に高める事が可能になった。またネットワークシステムによって学習者は居ながらにして当該学習を受けられるようになった。
【実施例】
【００１７】
初めに採用された図について簡単な説明をする。図１、図２、及び図３は、英語の音声「ｌａ」及び「ｒａ」の音声解析結果を基にして作成した両音声の概略図である。横軸は時間ｔ（単位１／１０００秒、以後、“ｍｓ”と表記する）を、縦軸は振動数（単位Ｈｚ）を表している。尚これらの図は、双方の相違を可能な限り明確に出来るようにする為に、両音声の特徴的な部分だけに焦点を当ててパラメーターを作成し図式化したものである。従って使用した数値は大まかなもので、実際の音声はこれよりも遥かに複雑で変化に富んでいる。
【００１８】
両音声は共に時間軸に沿って３つの部分から構成されている。最初の０ｍｓから１００ｍｓの間は音素「ｌ」又は「ｒ」のみが発音される部分、次の１００ｍｓから１５０ｍｓの間は母音「ａ」が加わって「ｌａ」又は「ｒａ」が発音される部分、残りの２００ｍｓの間は、母音「ａ」のみが比較的長時間持続して発声される部分、以上３部分から成る。
【００１９】
尚、Ｆ１、Ｆ２、及びＦ３はフォルマントと呼ばれ、人間の音声を構成する基本的要素の一部を表す。通常は４つないし５つ存在し、単位として振動数ヘルツ（Ｈｚ）を用いる。そして振動数の少ない方から順にＦ１、Ｆ２、Ｆ３と表記する。音声「ｌａ」及び「ｒａ」の特徴を記述するに当たって、上記の３要素のみを採用し、残りの要素は重要でないために省略した。図３はＦ３のみを表し、Ｆ１及びＦ２は、両音素において同様の時間的変化を示すことを考慮して、図をより簡潔にするために便宜上省略した。
【００２０】
図４及び図５は、それぞれ英語の音声「ｌａ」及び「ｒａ」が、模範パターンとして実際にコンピュータの画面上に表示された時の実施図である。但しそれぞれの図においては音素「ｌ」又は音素「ｒ」の部分が時間的に実際以上に強調して発声されている。図６及び図７は、両音素がそれぞれ単語の中間に来た場合と最後に来た場合の参考パターンである。図６は「ａｌｉｖｅ−ａｒｒｉｖｅ」のパターン、図７は「ｈａｉｌ−ｆｏｕｒ」のパターンを示している。図８は、両音素の時間軸に対する聴覚的な変化を図式化したものである。
【００２１】
発音を学ぶに当たって、学習者は母国語人の発音特徴を知る事が大切である。図１及び図２において見られるように、英語には日本語とは異なって、子音のみを比較的長い時間（大体８０ｍｓから１５０ｍｓ）単音として発音する習慣が見られる。従って英語を学ぼうとする学習者は、この点を留意しつつ両音素も単音として持続的に発音出来るようにすることが大切である。以下に両音素の発音を獲得する為の実施例を「ｌ」、そして「ｒ」の順に説明する。
【００２２】
今回発明した方法は、音声の解析結果を視覚的に表示する事で、聴覚的識別能力が無くても視覚的に結果を把握する事が可能になった。図４に示したように、母国語人によって音素「ｌ」を２秒から３秒間程度持続的に発音し、その結果を解析し、模範パターンとしてコンピュータ画面上の一部に表示する。一方学習者は、マイクを通して当該コンピュータに指導者、指導書、又は自分の既に学んだ発音知識に基づいて、同時に再生される模範音声を真似ながら発音し入力する。入力された音素は瞬時に解析され模倣パターンとして画面上の残りの部分（図４では画面上の下半分）に、既に表示されている模範パターンと並列して表示される。学習者は自分の模倣パターンを模範パターンに照合することで、視覚的に（必要に応じて聴覚的にも）容易に比較検討する事が出来る。しかもたとえ聴覚によって両音素を区別する事が出来なくても、自分の発音の良し悪しを、視覚的識別能力さえあれば客観的に検証することが出来る。
【００２３】
ここで重要な留意点は、図１に見られるように、音素「ｌ」が発音されている最初の１００ｍｓの間は、Ｆ２とＦ３の振動数の差（以後“間隙”と表記する）が、一定で殆ど変化しない点である。個人差はあるが、両フォルマントの間隙は通常平均すると、母国語人においては１３００Ｈｚから１９００Ｈｚ程度である。即ち母国語人が「ｌ」を含んだ単語を強調して発音する際には、上記の間隙が８０ｍｓから１５０ｍｓ程度持続される。従って学習者もこれに近い間隙をある程度の時間は持続出来るように発音訓練することが好ましい。
【００２４】
更に本発明はリアルタイムで学習者の発声して音声を解析し模倣パターンとして表示出来る。従って学習者は両パターンを瞬時に比較ながら、問題点を見つけ、試行錯誤しつつマイペースでスムーズに訓練を継続する事が出来る。必要に応じて指導者等の援助を受けながら、好ましい間隙及び持続時間を獲得する為の効果的な訓練を実施することが出来る。最終的に学習者自身が自分の訓練結果を自分の目で確かめられるために、納得行く成果を得る事が出来る。
【００２５】
音素「ｌ」が発音出来るようになったら音声「ｌａ」の練習に移る。舌及び口の位置関係を「ｌ」の状態から母音の位置関係に移動させると同時に、当該母音を発音する。例えば母音「ａ」を発音すれば、英語の音声「ｌａ」が得られる。実際に音声「ｌａ」を時間的に分析すると、図４で見られるように、最初に音素「ｌ」、次に「ｌａ」、そして最後に「ａ」に移行して行く過程を見ることが出来る。このような模範パターンを見ながら、類似したパターンを得られるように繰り返し練習する。好ましい間隙を安定的に得られるようにするには、模範と模倣を比較対照しながら継続的に訓練を行なうことが重要である。尚次ぎに来る母音の種類によってＦ２とＦ３の間隙が多少は変化する。しかし、概ね「ａ」の場合のように広く保つように心がけることが好ましい。
【００２６】
次に音素「ｒ」の説明に移る。図２において時間０ｍｓから１００ｍｓの間は、音素「ｒ」のみが発音されていることを示している。「ｒ」は、「ｌ」と比較してＦ２とＦ３の間隙が非常に狭いことが大きな特徴である。ところがＦ２の振動数は、両音素間で顕著な差が無くて、平均すると共に９００Ｈｚから１２００Ｈｚ程度である. 従って音素「ｒ」を発音する場合は、Ｆ３の振動数（注、間隙ではない）を「ｌ」の場合よりもかなり低く、平均して１５００Ｈｚから１８００Ｈｚ位にすることが重要になってくる。母国語人の中には、特に女性の場合に見られる現象として、２０００Ｈｚを超える例もある。しかし男性の場合は大体１５００Ｈｚから１６００Ｈｚの間にあり、１８００Ｈｚを超える例は珍しい。
【００２７】
図５は音素「ｌ」の場合と同様、音素「ｒ」の部分が特別に２秒から３秒間持続して発音された音声「ｒａ」の模範パターンをコンピュータ画面上の一部に表示したものである。学習者は、指導者、指導書、又は自分の既に学んだ発音知識を基にして、同時に再生される模範音声を模倣しながら発音する。学習者は画面の残りの部分に表示された自分の模倣パターンを模範パターンに照らしながら、「ｌ」の場合と同様のプロセスに沿って訓練する。「ｒ」が発音出来るようになったら、母音を加えたより実際的な訓練に入る。即ち、舌及び口の位置関係を「ｒ」の位置から母音の位置、例えば「ａ」の位置関係に移行すると同時に母音「ａ」を発音すれば、英語の音声「ｒａ」を得ることが出来る。
【００２８】
今回の発明は、両音素の聴覚的識別能力が無くても視覚的識別能力だけで、自己の発音結果に対する主体的な評価を可能にした。従来の技術では、学習者は他者（例えば、指導者）の評価に頼らざるを得なかった。その為にたとえ習得した発音能力が完璧でると判定されたとしても、他力的な評価である以上、「本当にこれで良いのだろうか」という不安が残り、１００％の自信を持つ事は困難であった。その原因は、日本語環境で育ったために、生後間もなく両音素の聴覚的識別能力を喪失した点にある。しかし今回の発明は、たとえ識別能力が無くても、学習者が随時画面上で自分の発音結果を簡単に模範と比較検討することを可能にした。従って学習者は客観的な評価を自分自身で行なう事が出来る。得られた評価を基に必要な対策を図り次回以降の訓練に取り入れて行くことで、スムーズに成果を上げる事が出来るようになった。
【００２９】
両音素が単語の先頭、中間、最後の何れにあっても基本音声の場合と同じ方法で訓練を行なうことが出来る。これまでの説明は、両音素から成る基本音声について議論した。しかし両音素が単語の先頭（例えば、「ｌｉｃｅ」とか「ｒｉｃｅ」など）に来た場合、中間及び最後に来た場合でも上記に示したと同様なパターンを形成する。先頭の場合は基本音声の場合と全く同じなので説明を控える。中間として図６は単語「ａｌｉｖｅ」及び「ａｒｒｉｖｅ」、又最後として図７は「ｈａｉｌ」及び「ｆｏｕｒ」のパターンである。両音素の比較対照を容易にするため、共に上部が「ｌ」、下部が「ｒ」の場合を示している。図から分かるように、各図において２本の縦線で囲まれている部分が音素「ｌ」又は「ｒ」である。即ち両音素が単語の中間に来た場合の両者の特徴は、先頭に来た場合のそれと全く同様の特徴を備えている事が分かる。また最後に来た場合は、Ｆ２、Ｆ３の振動数が音素「ｒ」で共にやや高めになっているが、両者の間隙は先頭及び中間の場合と殆ど変わらない。従って学習者はこの点に注意して訓練する事が重要である。尚、本装置には両音素が先頭及び中間、又は最後に来る多数の単語や、両音素を比較し易くした単語の対が多数登録されている。
【００３０】
次に識別訓練装置の説明に入る。両音素「ｌ」と「ｒ」の相違は、感覚器官による知覚的観点からと、測定機械による音声解析的観点の２点から捕らえる事が出来る。従って今回の発明では、それぞれの観点に立って両音素の識別に関する基礎を学び、更に訓練の実施という３段階的に構成されている。第１段階は、両音素「ｌ」と「ｒ」の特徴的な相違が知覚的にどこにあるかを学習する。第２段階は、解析的相違に基づいて作成した人工合成音を用いて母国語人の識別の仕方を学習する。更に相違を学習しただけでは実際場面において役に立たない。そこで第３段階として各種の音声資料を用いて作成された多数の訓練用のテストを実施し、実用的な能力を身に付ける。以上３段階に分けてこの順序に従って実施例を示すことにする。
【００３１】
第１段階では、２種類の方法を採用した。１つは基本音声（本説明では、「ｌｅ」、「ｒｏ」「ｂｌｅ」、「ｂｌｏ」などのような「子音＋母音」で構成される音声を指す）を時間的に引き伸ばした加工音声を用いる。もう１つは基本音声から成る両音素の対（例えば、ｌｕ−ｒｕ、ｐｌｅ−ｐｒｅ等）や単語から成る対（例えば、ｐｌａｙ−ｐｒａｙ等）を用いる。ただし各対を構成する２つ音声は特定の時間的間隔をおいて再生出来るように配置した。
【００３２】
１つは、加工音声を用いることで、両音素の特徴的相違を明確にすることが可能になった。通常我々は例外を除いて２０ｍｓとか３０ｍｓといった非常に短時間に多様な音声を区別して発音し知覚する。しかしこのように瞬間的に生じる両音素「ｌ」及び「ｒ」の違いを正確に把握するのは、日本人のような経験の無い学習者にとって殆ど不可能である。この問題を解決する最適な方法の１つは、両基本音声、例えば「ｌａ」及び「ｒａ」を時間的に引き伸ばした加工音声を用いる方法である。この操作によって両音声が時間軸に沿って変化して行く過程が実際よりも遅くなり、違いを知覚し易い形で音声を提示することが出来る。即ち通常では聞き逃してしまうような、或いは聞き取りにくい両音素の瞬間的に生じる相違部分が鮮明に表出される。よって学習者は容易に両音素の特徴的相違を学習することが出来る。
【００３３】
実際両音声を聞いた場合、音素「ｌ」は急速に変化するが、音素「ｒ」は緩やかに変化する。この違いを図式化すると、図８のようになる。横軸は時間（単位、ｍｓ）、縦軸は両音素の変化していく過程を表す。又縦軸の２つの水準（１つは音素「ｌ」又は「ｒ」、もう１つは母音「ａ」）の間は，各音素がそれぞれの音素から始まって、音声「ｌａ」又は「ｒａ」を経て母音「ａ」に変化していく過程を示す。実線は音素「ｌ」の変化過程を示し、点線は音素「ｒ」の変化過程を示す。この図から分かるように、両音素の特徴的な相違は、各音素から母音「ａ」に至るまでの移行過程にあることが分かる。音素「ｌ」の場合は、最初急激に母音に近づくが、その後は漸近的に変化し最終的に母音に至る。一方音素「ｒ」の場合は、最初徐々に変わり始め、後半で急激に変化し、最終的に母音に至る。このような両者の対称的な違いを解析的に正確に比較するのは計測器の精度、更には個人差との関係で困難であるが、大まかな数値として、音素「ｌ」の方が音素「ｒ」に比して２分の1から３分の１程度短い時間で殆ど母音に近づく。図８で言えば、音素「ｌ」の場合は１００ｍｓから１１５ｍｓの１５ｍｓをかけて、一方、音素「ｒ」の場合は１００ｍｓから１４０ｍｓの４０ｍｓをかけてそれぞれ母音「ａ」に近似する。
【００３４】
もう１つは、人間の記憶能力に即した訓練資料を用いることで、効率的な学習を行なう。両音素からなる２つの単語（例えばｆｌａｍｅ、ｆｒａｍｅ等）を用いて、両単語が１／２秒から１秒の間隔をおいて再生提示出来るような音声資料の対を作る。更にこの対を７〜８秒以内に２度再生提示出来るようにタイミングを設定する。一方基本音声の場合は単語の場合と同様にして対を作成する。しかし再生提示する場合は、作成した対を７〜８秒間に２度、又は３度繰り返し再生出来る程度の速さにタイミングを設定する。以上のように設定された単語及び基本音声の対を訓練用の資料として連続的に繰り返し提示する。加工音声によって学んだ両音素の相違は、この方法によって確実なものになり、短期記憶の特質を基に効果的に記憶することが可能になる。
【００３５】
第２段階では、母国語人は振動数的にみて特殊な識別の仕方をする。この点を重視して、識別様式を母国語人のそれに近づけることは実用的な能力を身に付けるという点で重要である。これまでの説明で明らかになったことであるが、両音素の重要な違いは、時間軸に対するＦ３の変化の相違として顕著に表出される（図１及び図２において、０ｍｓから１５０ｍｓの間）。実際にＦ１及びＦ２を一定にして、Ｆ３の出だしの振動数値（以後、“初期値”と表記する）を実験的に種々に変化させた場合、母国語人は、初期値がある振動数（平均すると２２００Ｈｚから２４００Ｈｚの間辺りに存在する）を境にして、それより低い場合を「ｒ」、それより高い場合を「ｌ」といった具合に識別する。従って母国語人に類似した識別様式を習得したい場合は、このような母国語人の識別基準を身に付けることが好ましい。
【００３６】
この点に着目して、今回の発明では、初期値の変更を行ない易い人工合成音声を用いて、図３に示したようなＦ３のパラメータを設定した。Ｆ３の初期値は、最低値１６００Ｈｚから最高値２８５０Ｈｚの間を２５０Ｈｚの間隔で５等分し、合計６個（１６００Ｈｚ、１８５０Ｈｚ、２１００Ｈｚ、２３５０Ｈｚ、２６００Ｈｚ、２８５０Ｈｚ）を設定した。そして図１及び図２と同様に時間的変化を加える。即ち、０ｍｓから１００ｍの間は個々の初期値を維持し、１００ｍｓから１５０ｍｓの間は、個々の初期値から全て２４００Ｈｚにリニアーに変化し、１５０ｍｓから３５０ｍｓの間は２４００Ｈｚを維持する。こうして編成したパラメーターを図に表したのが図３である。つまりＦ３のみのパラメーターが６つまとめて１つの図の中に集約されていることを示す。これらの異なったＦ３の各々１つづつに、両音素において共通のＦ１とＦ２のパラメーターを加えて、合計６種類の人工音声を合成した。又より肉声に近い合成音を作成するために、フォルマントのパラメーター値をどうするか、合成音の数を幾つにするかなどを考慮して合成することも可能である。
【００３７】
これらの合成音声を識別訓練資料として用いるためには、改めて母国語人によって各音声を「ｌａ」又は「ｒａ」に分類する必要がある。分類に当たっては、両音声の数が同数になるように初期値を設定することが好ましい。こうして分類編成された合成音声「ｌａ」及び「ｒａ」を実際の識別訓練の資料として使用する。本説明では便宜上、１６００Ｈｚ、１８５０Ｈｚ、２１００Ｈｚを「ｒａ」とし、残りの高い方２３５０Ｈｚ、２６００Ｈｚ、２８５０Ｈｚを「ｌａ」というふうに母国語人が識別したとして、各合成音声を図３に示したように分類し、得られた合成音声を識別訓練用の資料として使用する。
【００３８】
第３段階では、第１段階で得られた知識を現実に活かされるような能力に高める訓練を実施する必要がある。日常生活では、我々は多数の人達が各々の音質で語り合っても十分、且つ瞬時に何と言う音声が発せられたかを理解しあう。この点に注目して訓練方法を構成し、実施することが肝要である。そこで今回の発明には、第１、第２の両段階で多数の母国語人の発音例（本装置には５０名弱の母国語人による発音例が登録されている）を基に作成された訓練用資料、つまり加工音声、基本音声、単語、人工合成音声等がそれぞれ単音の形式で、又は対の形式で訓練テスト用の音声資料として本装置に登録されている。尚、採用された単語群は音素「ｌ」及び「ｒ」に関して常に対応した単語と対を成すように、例えば「ｌａｔｅ−ｒａｔｅ」とか「ｇｌａｓｓ−ｇｒａｓｓ」などと言った具合に編成する事が出来るように、選択登録されている。これらに加えて、単文も含めて文章の中に「ｌ」又は「ｒ」からなる単語を一つ、又は複数個入った単文或いは複文も当該資料として登録されている。
【００３９】
実施される訓練テストの形式は、再生提示される音声の種類及び形式に応じて変化する。そこで今回の発明では、再生提示される音声が単音の場合、対の場合、文章の場合に分けてそれぞれのテスト方式を考案した。
【００４０】
単音の場合は、提示方法として１４００ｍｓから１５００ｍｓの間に１音声を再生する。学習者はマウスを用いて再生された音声が音素「ｌ」又は「ｒ」の何れを含んでいたかを画面の解答例をクリックして解答する。解答と同時に解答に要した反応時間がミリセカンドを単位として測定される。又解答すると同時に正解か、不正解かを音によるシグナルか、又はイラストにて１０００ｍｓの間フィードバックされる。解答する前に再度聞いてみたい時は「リープレイ」ボタンをクリックして何度でも再生し試聴出来る。解答しない限り次の試行に移行はしない。フィードバックが終わると同時の次の試行に移行する。
【００４１】
対の場合は、２８００ｍｓから３０００ｍｓで１つの対を再生提示する。対を構成する２つの音声の関係によって解答方法が異なる。例えば音素「ｌ」又は「ｒ」を除いた残りの部分が全く同様に発音される対の場合（例えば「ｌｏｃｋ−ｒｏｃｋ」とか「ｌｉｃｅ−ｒｉｃｅ」等）は、学習者はマウスを用いて提示された対が「おなじ」音素から構成されているのか、それとも「ちがう」かの何れかを判断し画面上の当該欄をクリックして解答する。又は対の種類が上記以外の場合（例えば「ｌａｃｋ−ｒｉｃｋ」とか「ｒａｃｋ−ｌｉｃｋ」等）は、各対に採用された音声に含まれる両音素の順序が「ｌ−ｒ」、「ｒ−ｌ」、「ｒ−ｒ」、「ｌ−ｌ」の何れであるかを判断し対応した画面をクリックして解答する。又は対を成す２つの音声の内、音素「ｌ」に注目して、それが含まれている音声が「まえ」か、それとも「あと」に再生されたかを判断して同様に解答する。反応時間、リープレイ、フィードバック、試行の移行は上記単音の場合と同様に行なう。
【００４２】
提示される音声が文章の場合は、当該音素が１つしか含まれていない場合は、「ｌ」あるいは「ｒ」の何れであるかを判断し上記同様に画面上の音素名をクリックして解答する。複数含まれている場合には、前から順番に「ｌ、ｌ、・・・」、「ｒ、ｌ、・・・」、「ｒ、ｌ、ｌ、・・・」といった具合に当該音素の順序を画面上で選択してクリックして解答するか、又はキーボードより当該音素名のキーを押して解答する。尚、反応時間、リープレイ、フィードバック、試行の移行は上記単音の場合と同様に実施される。
【００４３】
テストに採用される音種の数は１つのテストにおいて、単音の場合は２０から３０種類前後で、これらの音種は１回のテストで４度から６度繰り返して再生する。従って１回のテストでは１００から１３０回程度、資料音声の再生試行を行なう。一方、対の場合は約１５から３０種類の音声資料が２度ないし５度繰り返し再生する。文章の場合は長さによって異なるが、全体として１つのテストを１０分前後で終えられるように編成してある。何れの場合であっても音声の再生順序はランダムであって、同じテストを継続して実施したとしも２度と同じ順序で音声資料が再生される事はないように設定してある。
【００４４】
テストの種類は音種、試行回数を変える事で無数に作成することが出来る。従って学習者は好みのテストを選んで訓練を行なう事が出来る。例えば単語が単音として再生提示される場合だけについて考えてみることにする。１つのテストには「ｌ」から成る音声と、「ｒ」から成る音声が同数あり、しかも互いに対になるように音種は構成されている。そこで２０種類の音種からなるテストを作成する場合、英単語全体で「ｌ」と「ｒ」が対を成すような単語の数は、合計すると１２０対以上存在する。この中からランダムに２０個だけ取り出す組み合わせだけでも無数にある。更に基本音声、対、合成音声、文章等を加えて多様な訓練テスト群を構成することが可能である。従って学習者は無数のテスト群の中から（実際には本装置には２００種類程度登録されている）好みのテストを選択抽出して、好きな時間だけ飽きることなく実施出来る為に、十分な訓練効率を上げられる。
【００４５】
識別訓練用テストにおいては、正解率は言うにおよばず、解答に要する時間を短縮することが必須である。学習者は正確に両音素の相違を把握出来るようにしなくてはならない。しかし判断するのに何秒もかかっていては実用的ではない。従って各識別テストにおいて解答時間、又は反応時間が大きな意味をなす。正解率を１００％程度に高めると同時に、学習者には反応時間を本装置では目安として１０００ｍｓから１３００ｍｓまで短縮することが求められる。常に平均して上記のような目安を達成出来るように、識別訓練を実施する。尚本装置には、上記のような訓練を行なう為の機能、例えば解答画面の設定機能、音声を再生提示する為の機能、解答入力機能、反応時間測定機能、リープレイ機能、フィードバック機能等を備えている。
【００４６】
又、本装置は、コンピュータを用いて行なうネットワークシステムを利用して、地理的に離れた場所の学習者に対しても同様の訓練を実施提供することが出来る。サーバ、又はホストコンピュータに本装置を起動実施するために必要なファイル、例えば資料としての「音声ファイル」、各種訓練テストの実施手順を登録した「テスト実施ファイル」、テストを実施する為のアプリケーションファイルを予め搭載しておく。遠隔地にいる各学習者はインターネット、又はＬＡＮを介して自分のコンピュータをサーバに接続する。学習者は予め自分のコンピュータにアプリケーションをインストールしておくか、又はアプリケーションファイルをダウンロードして起動する。開かれたアプリケーションの画面を見ながらインストラクションに従って操作することで、自動的にサーバから好みのテスト実施ファイルをダウンロードしてテストを実施する事が出来る。個々のテスト結果はファイルとしてサーバに自動的に保存される。必要に応じて学習者は自己の結果をアプリケーションから閲覧することが出来る。尚、アプリケーションファイルは開くと自動的にサーバの当該ファイルを読み込むように設定しておく。こうしてネットワークを使用しない場合と同様の訓練を居ながらにして行なう事が出来る。尚通信速度に応じて多少の時間的な遅れが予想されるが、今後の技術革新によってこの欠点は解消する事が可能だと思われる。
【００４７】
今後技術の進歩に伴って音声の解析精度、合成精度、及び表示技術が向上すれば、発音及び識別訓練方法はそれに伴って改善され、より一層効率的に実施することが可能になると思われる。今回の発明は、それらの予想される技術的進歩の結果を、装置の基本的概念を変更することなく、訓練実施資料の一部として取り入れて行くことが十分に可能である。
【００４８】
又、今回の発明に採用された基本的概念は、音素「ｌ」及び「ｒ」にだけ限定されたものではない。一般に外国語を学習する場合、自国語に無い新しい音声を習得する際にも当該概念は応用可能である。すなわち学習者は、「ｌ」及び「ｒ」の場合と同様に、新しい音声の解析的特徴、及び知覚的特徴を、必要に応じて知覚可能な提示方式に変換する事で、容易に獲得する事が出来る。得られた基礎知識に基づいて当該音素の発音及び識別の訓練を、本装置に採用された訓練方法と同様な方法にて実施する事が出来る。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】英語の音声「ｌａ」の概略図
【図２】英語の音声「ｒａ」の概略図
【図３】人工合成音のＦ３パラメーターの概略図
【図４】音素「ｌａ」の模範パターン
【図５】音素「ｒａ」の模範パターン
【図６】音素「ｌ」又は「ｒ」が単語の中間に来た場合の模範パターン
【図７】音素「ｌ」又は「ｒ」が単語の最後に来た場合の模範パターン
【図８】音素「ｌ」又は「ｒ」が母音「ａ」に移行して行く過程
【符号の説明】
【００５０】
Ｈｚ  振動数
ｔ  時間（単位１／１０００秒）
Ｆ１  フォルマント１
Ｆ２  フォルマント２
Ｆ３  フォルマント３
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図８】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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