(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声または音声信号あるいは音声信号に対応した情報の入力手段と、
入力された音声または音声信号を所定の基本周波数とその倍音構造を備えた基本音に変換する基本音変換手段と、
所定の倍音構造を備えた前記基本音について一定の範囲のイントネーション変化を与えて変化音とする変化音生成手段と
前記基本音変換手段が、入力された前記音声または音声信号の有する基本周波数を特定する手段と、
前記基本音変換手段が、前記基本周波数を上昇または下降させるようにシフトさせることにより、変換後の基本周波数に基づく倍音構造をもつ基本音を生成する手段と、
前記倍音構造を持つ周波数が次第に高まるようにすると共に、高い周波数になるほど音圧が弱くなるように調整する共鳴調整手段と
を備え、
入力された前記音声または音声信号を変換して、マザリーズ類似音を生成する構成とした
ことを特徴とする、マザリーズ類似音変換装置。
【請求項２】
前記基本音変換手段が、入力された音声または音声信号の有する基本周波数をほぼ３００ヘルツないし５００ヘルツの基本周波数に上昇または下降シフトさせる構成としたことを特徴とする、請求項１に記載のマザリーズ類似音変換装置。
【請求項３】
前記変化音生成手段が、入力された音声または音声信号に関して所定の範囲で上昇及び／または下降するイントネーション変化を付与することを特徴とする、請求項１または２に記載のマザリーズ類似音変換装置。
【請求項４】
前記イントネーション変化がほぼ１オクターブの範囲に設定されていることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載のマザリーズ類似音変換装置。
【請求項５】
外部から音声または音声信号あるいは音声信号に対応した情報を入力する段階と、
入力された音声または音声信号あるいは音声信号に対応した情報から処理単位となるサンプル音を特定する段階と、
前記サンプル音から基本周波数を特定する段階と、
前記基本周波数を含む音に関して、所定の範囲で上昇及び／または下降するイントネーション変化を付与して変化音を生成する段階と、
前記変化音に関して、基本周波数を上昇または下降させるようにシフトさせる段階と、
次いで、シフト後の基本周波数に所定の倍音構造を調整する段階と
を備え、
前記倍音構造を調整する段階では周波数が次第に高まるようにすると共に、高い周波数になるほど音圧が弱くなるように調整する
ことを特徴とする、マザリーズ類似音変換方法。
【請求項６】
前記サンプル音の特定において、言語認識に基づく単語単位でサンプル音を特定することを特徴とする、請求項５に記載のマザリーズ類似音変換方法。
【請求項７】
前記変化音を生成する段階で、イントネーション変化がほぼ１オクターブの範囲に設定されることを特徴とする、請求項５または６のいずれかに記載のマザリーズ類似音変換方法。
【請求項８】
外部から音声または音声信号あるいは音声信号に対応した情報を入力する段階と、
入力された音声または音声信号あるいは音声信号に対応した情報から処理単位となるサンプル音を特定する段階と、
前記サンプル音から基本周波数を特定する段階と、
前記基本周波数を含む音に関して、所定の範囲で上昇及び／または下降するイントネーション変化を付与して変化音を生成する段階と、
前記変化音に関して、基本周波数を上昇または下降させるようにシフトさせる段階と、
次いで、シフト後の基本周波数に所定の倍音構造を調整する段階と
を備え、
前記倍音構造を調整する段階では周波数が次第に高まるようにすると共に、高い周波数になるほど音圧が弱くなるように調整する
プログラムを格納した
ことを特徴とする、コンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、０歳児，特に月齢１０か月程度までの乳児が、特に関心を示す音声としてのマザリーズと類似した音を、入力された音声または音声信号から変換して得るためのマザリーズ類似音の変換方法と変換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、乳児のための音刺激をともなう玩具としては、玩具の笛や太鼓等が広く使用されている。
ところで、近年、乳児が注意をむけたり、聞き入ったりする音を通じてその感性の傾向が研究されてきている。
【０００３】
すなわち、月齢１０か月程度までの乳児は、この時期特有の母親による語りかけの特徴としての連続変化する音刺激に関しては、このような乳児が特に関心を示すものが明らかになりつつあり、このような音刺激の特徴は、その育児者の音声の特徴から、「マザリーズ」と呼ばれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の笛や太鼓等の音を出す玩具では、特に乳児の発達段階に対応して、その関心をひく点については、特に考慮されていない。このため、上述のようなマザリーズに類似した音を生成することにより、乳児に適切な聴覚刺激を与えて、その関心の傾向にあわせた外部からのはたらきかけを行うことができる玩具等はこれまで着想すらされていなかった。
さらに、乳児の言語能力の発達過程と音声刺激との関係において、その発達を促進するように、適切な選択された音声を生成して、音声刺激を与えるような手段も工夫されていない。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、特に乳児の関心をひくことができるマザリーズに類似した音を、装置に入力される他の音声または音声信号を変換して得ることができるマザリーズ類似音変換装置と、マザリーズ類似音変換方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、音声または音声信号あるいは音声信号に対応した情報の入力手段と、入力された音声または音声信号を所定の基本周波数とその倍音構造を備えた基本音に変換する基本音変換手段と、所定の倍音構造を備えた前記基本音について一定の範囲のイントネーション変化を与えて変化音とする変化音生成手段と前記基本音変換手段が、入力された前記音声または音声信号の有する基本周波数を特定する手段と、前記基本音変換手段が、前記基本周波数を上昇または下降させるようにシフトさせることにより、変換後の基本周波数に基づく倍音構造をもつ基本音を生成する手段と、前記倍音構造を持つ周波数が次第に高まるようにすると共に、高い周波数になるほど音圧が弱くなるように調整する共鳴調整手段とを備え、入力された前記音声または音声信号を変換して、マザリーズ類似音を生成する構成としたことを特徴とする。
【０００７】
上記構成によれば、入力手段は、マザリーズ類似音に変換される元となる音声もしくは音声信号あるいは音声信号に対応した情報を入力するためのものである。上記基本音変換手段は、入力された音声もしくは音声信号あるいは音声信号に対応した情報に関して、その基本周波数を変換もしくは特定することで、マザリーズ類似音の基本周波数に合わせる機能をはたす。また、変化音生成手段は、後述するマザリーズの特性に適合するように、イントネーション変化を付与するものである。
ここで、本発明の「基本音」とは、マザリーズ類似音に適合した基本周波数をもち、その基本周波数の倍音構造を有する音である。また、「変化音」とは、マザリーズに対応した一定範囲のイントネーション変化を有する音である。
「音声信号に対応した情報」とは、音声もしくは音声信号ではないが、例えば、音声の代わりに入力される情報で、例えば、キーボード等を利用して入力される音声に変わる言語を意味する。
また、入力手段により取り込まれた音声もしくは音声信号に関して、例えば、スペクトル分析を行い、含まれている多数の周波数から、その基本周波数を特定することができる。
さらに、基本音変換手段は、基本周波数を上昇または下降させることにより、マザリーズの特性に適合した周波数の基本音を生成することができる。
そして、周波数が次第に高まるようにすると共に、高い周波数になるほど音圧が弱くなるように調整する共鳴調整手段により、マザリーズの特性に適合する倍音構造を実現することができる。
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
好ましくは、前記基本音変換手段が、入力された音声または音声信号の有する基本周波数をほぼ３００ヘルツないし５００ヘルツの基本周波数に上昇または下降シフトさせる構成としたことを特徴とする。
【００１３】
上記構成によれば、基本音変換手段は、基本周波数をほぼ３００ヘルツないし５００ヘルツの範囲で上昇または下降させることにより、マザリーズの特性により適合した周波数の基本音を生成することができる。
基本周波数が３００ヘルツ未満である場合には、乳児が関心を示しづらいことが確認されており、極端に低いと不快な刺激となる。基本周波数が５００ヘルツより高い場合には、必要以上に乳児に興奮を与えてしまい、極端な場合は、泣きだすこともあることが確認されている。
【００１４】
好ましくは、前記変化音生成手段が、入力された音声または音声信号に関して所定の範囲で上昇及び／または下降するイントネーション変化を付与することを特徴とする。
【００１５】
上記構成によれば、前記変化音生成手段は、所定範囲で上昇または下降、あるいは上昇及び下降するイントネーション変化を付与することで、適切なマザリーズ類似音を生成することができる。
【００１６】
好ましくは、前記イントネーション変化がほぼ１オクターブの範囲に設定されていることを特徴とする。
【００１７】
上記構成によれば、前記変化音生成手段によるイントネーション変化がほぼ１オクターブの範囲を越えると乳児にとって強すぎる刺激となって、このような刺激に対して泣きだしてしまうことがある。
【００１８】
また、本発明は、外部から音声または音声信号あるいは音声信号に対応した情報を入力する段階と、入力された音声または音声信号から処理単位となるサンプル音を特定する段階と、前記サンプル音から基本周波数を特定する段階と、前記基本周波数を含む音に関して、所定の範囲で上昇及び／または下降するイントネーション変化を付与して変化音を生成する段階と、前記変化音に関して、基本周波数を上昇または下降させるようにシフトさせる段階と、次いで、シフト後の基本周波数に所定の倍音構造を調整する段階とを備え、前記倍音構造を調整する段階では周波数が次第に高まるようにすると共に、高い周波数になるほど音圧が弱くなるように調整するマザリーズ類似音変換方法であることを特徴とする。
【００１９】
上記構成によれば、外部から音声または音声信号あるいは音声信号に対応した情報を入力する段階は、変換元の音声もしくは音声信号を取得するのに必要な段階である。また、サンプル音を特定は、変換を行う処理単位の特定等に必要とされる段階である。このサンプル音に対して、基本周波数を特定する。この特定された基本周波数に対しては、マザリーズの特性に適合するようなイントネーション変化を付与する。次いで基本周波数をマザリーズの特性に適合するように周波数が次第に高まるようにすると共に、高い周波数になるほど音圧が弱くなるように調整する。
【００２０】
好ましくは、前記サンプル音の特定において、言語認識に基づく単語単位でサンプル音を特定することを特徴とする。
【００２１】
上記構成によれば、入力された音声または音声信号あるいは音声信号に対応した情報に関して、例えば日本語認識等の言語認識を利用して単語抽出を行うと、比較的簡便に処理単位を定めることができる。
【００２２】
好ましくは、前記変化音を生成する段階で、イントネーション変化がほぼ１オクターブの範囲に設定されることを特徴とする。
【００２３】
【００２４】
【００２５】
また、本発明は、外部から音声または音声信号あるいは音声信号に対応した情報を入力する段階と、入力された音声または音声信号あるいは音声信号に対応した情報から処理単位となるサンプル音を特定する段階と、前記サンプル音から基本周波数を特定する段階と、前記基本周波数を含む音に関して、所定の範囲で上昇及び／または下降するイントネーション変化を付与して変化音を生成する段階と、前記変化音に関して、基本周波数を上昇または下降させるようにシフトさせる段階と、次いで、シフト後の基本周波数に所定の倍音構造を調整する段階とを備え、前記倍音構造を調整する段階では周波数が次第に高まるようにすると共に、高い周波数になるほど音圧が弱くなるように調整するプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であることを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施形態を添付図面を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００２７】
図１は、本発明の実施形態に係るマザリーズ類似音変換装置の外観の一例を示す斜視図であり、図２はその電気的構成を示すブロック構成図である。
図１において、マザリーズ類似音変換装置１０は、本体１２と、この本体１２に接続される入力手段としての例えばマイクロフォン１１と、本体１２に接続される出力手段としての例えばスピーカ２３を備えている。
【００２８】
このマザリーズ類似音変換装置１０の構成を図２を参照して詳しく説明する。
マザリーズ類似音変換装置１０は、音声または音声信号の入力手段１１と、入力された音声または音声信号を所定の基本周波数とその倍音構造を備えた基本音に変換する基本音変換手段３０と、所定の倍音構造を備えた基本音について一定の範囲のイントネーション変化を与えて変化音とする変化音生成手段４０とを備えている。
【００２９】
本実施形態では、例えば、上記基本音変換手段３０は、図２に示すように、音声認識手段１４、メモリ１５、声紋分析手段１６、ピッチシフト部１８、倍音フィルタを備えている。上記変化音生成手段４０は、上記音声認識手段１４、メモリ１５、イントネーションシフト部１７を備えている。
【００３０】
具体的に説明すると、図において、入力手段１１は、変換元になる音声または音声信号あるいは音声信号に対応した情報を入力するための音声または音声信号の入力手段１１を備えており本体側には、この入力手段１１が接続される処理手段が設けられている。このような本体１２の構成は、例えば、後述する各機能を備えたシンセサイザーとしての電気，電子回路を形成してもよいし、例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）を中心として、必要な記憶手段を備えたコンピュータにより構成し、後述する処理手順を備えるソフトウエアプログラムが格納され、実行されることで、ＣＰＵ及び記憶手段により、図２の各処理機能が実現されるように構成してもよい。この場合各機能は全てがソフトウエアにより実現されてもよいし、一部を専用の回路で実現して、他の構成をソフトウエアで実現してもよい。あるいは、パーソナルコンピュータ等の情報処理端末を用いて、後述する各段階の処理手順を有するソフトウエアが格納されることで、この情報処理端末上でマザリーズ類似音変換装置１０が実現されてもよい。この場合、このようなソフトウエアは、フロッピィーディスクやハードディスク，光磁気ディスク等のコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に格納して供給することができる。
【００３１】
本体１２には、制御部１３が備えられている。制御部１３は、例えば、ＣＰＵの一部の機能や制御基板により実現され、本体内の各部に接続されることで、各部の動作を制御するようになっている。
本体１２に接続される入力手段１１は種々の態様が考えられる。例えば、マザリーズ類似音変換装置１０が、図１のような形態で可搬性のある装置とした場合や、ハンディーな拡声器等に組み込む場合には、入力手段１１は集音マイクが利用される。また、マザリーズ類似音変換装置１０が、パーソナルコンピュータに格納されるソフトウエアで実現される場合には、コンピュータ本体の入力端子であったり、インターネット等の通信リンクに接続した場合には、このような接続に使用される端子等が利用される。また、マザリーズ類似音変換装置１０が、ビデオデッキ等の他の装置の機能に付属して装置内に格納される態様で実現される場合には、当該装置内における例えばビデオ信号の入力端子もしくはビデオ信号から音声信号を分離した信号の入力端子等が利用される。
【００３２】
入力手段１１には直接もしくは制御手段１３を介して音声認識手段１４が接続されている。音声認識手段１４は、入力された音声または音声信号の処理単位の特定手段である。このため音声認識手段１４は、単純に音声または音声信号を時定数を利用して切り出したり、または、好ましくは、日本語認識等の言語認識機能を利用できるようにＡ／Ｄ（アナログ−デジタル）変換手段を備えていて、入力された音声信号から、言語を認識し、単語単位，文節単位，品詞分解による予め定めた単位決定ルール等にしたがって、変換決定を特定するようになっている。尚、入力手段１１からデジタル信号で音声信号が送られる場合には、Ａ／Ｄ変換手段は使用しない。
【００３３】
メモリ１５は、例えば、装置内蔵の記憶装置やコンピュータのＲＡＭ及び／または内蔵ハードディスクや外部記憶手段の特定の領域等が利用される。メモリ１５は、制御手段１３を介して，あるいは直接音声認識手段１４に接続されており、直接音声認識手段１４により決定した処理単位毎に分離した音声信号データを記憶するようになっており、かつ処理にあたって、制御部１３の指示により、音声信号データを声紋分析手段１６に送るようになっている。
声紋分析手段１６は、制御手段１３を介して，あるいはメモリ１５と接続され、さらに、イントネーションシフト部１７やピッチシフト部１８と接続されている。声紋分析手段１６は、後述するように、メモリ１５から読みだした、あるいは直接音声認識手段１４から送られてくる処理単位毎に音声信号データに関して、声紋分析によりその基本周波数を決定するようになっている。したがって、声紋分析手段１６は、例えば、イコライザや周波数のスペクトル分析機能を果たすソフトウエアを利用することができる。
【００３４】
イントネーションシフト部１７は、制御手段１３を介して、あるいは声紋分析手段１６と直接接続され、さらに、ピッチシフト部１８やスピード調整手段１９と接続されている。イントネーションシフト部１７は、本発明の変化音生成手段４０の中心であり、後述するように、例えば処理単位とされた音声信号に関して、基本周波数が決定された後、その音声信号に関して、後述するマザリーズの特性に適合するように、所定の範囲，例えば、１オクターブの範囲で上昇及び／または下降するイントネーション変化を付与した変化音を生成するようになっている。すなわち、処理単位となる音声に関して、特定部分を１オクターブの範囲で上昇及び／または下降するピッチシフトさせるようになっている。
【００３５】
ピッチシフト部１８は、制御手段１３を介して、あるいはイントネーションシフト部１７と直接接続され、さらに、スピード調整手段１９と接続されている。ピッチシフト部１８は、例えば、時系列に沿って次第に周波数が変化するように加工する機能を備える手段が使用され、これと近似した機能をもつソフトウエアを用いて構成してもよい。このピッチシフト部１８は、基本音変換手段３０の中心機能を担っており、イントネーション変化が付与された変化音について、後述するマザリーズの特性に適合するように、基本周波数が、例えば、３００ヘルツないし５００ヘルツ程度となる比較的高い周波数になるように、所定の周波数シフトを行うようになっている。
【００３６】
具体的には、ピッチシフト部１８は、処理単位となる音声について、例えば、バンドパスフィルタを用いて選択した所定の周波数成分を増幅手段を用いてその音圧を強めることで、周波数シフトすることができるし、この音声を構成する全ての成分について一定の周波数シフトを行うように構成してもよい。
また、周波数シフトを行った後、後述するように、倍音フィルタ２４により倍音構造を付与し、特に、周波数が高くなるに従って、倍音の音圧が次第に低下するように、さらに好ましくは、曲線的に音圧が低下するような倍音構造を生成するようになっている。
【００３７】
スピード調整部１９は、ピッチシフト部１８またはイントネーションシフト部１７と接続されており、イントネーション変化を受けた音声信号に関して、音長の調節を行うようになっている。
【００３８】
スピード調整部１９からは、後述するようなマザリーズ類似音の音声信号が出力されるので、好ましくは、本体１２内には、このスピード調整部１９から出力されるマザリーズ類似音の音声信号が制御部１３の指示により格納されるメモリ２０が設けられている。このメモリ２０は、メモリ１５と同じ記憶手段が利用されてもよい。
【００３９】
図２のマザリーズ類似音変換装置１０では、出力手段２１は、スピーカ２３だけで形成されていて、本体１２側のＤ／Ａコンバータ２２に接続されるようになっている。このＤ／Ａコンバータ２２は本体１２内で、スピード調整部１９またはメモリ２０から出力されるマザリーズ類似音の音声信号をアナログ信号に変換してスピーカ２３に送るようになっている。スピーカ２３は、アナログ変換された音声信号に基づいて、マザリーズ類似音を出力するようになっている。尚、Ｄ／Ａコンバータ２２は、出力手段側に設けられていてもよい。
【００４０】
この実施形態のマザリーズ類似音変換装置１０は以上のように構成されており、この装置により、入力された音声または音声信号をマザリーズ類似音に変換する方法を説明する前に、先ず、マザリーズの特性について説明する。
図３は、乳児に母親等の育児者が話しかける際の音声等に対応したマザリーズを示すオシロ波形であり、具体的には、母親が乳児に対して、「おいしーねー」と語りかけた時のものである。図４は、その基本周波数特性についてプロットしたグラフであり、図５は、図４の音声に関して、その音圧、すなわち音の大きさをプロットしたグラフである。
【００４１】
特に、図４で示されているように、その基本周波数は、ほぼ２００ヘルツ〜５００ヘルツの範囲の属する音声であり、比較的高いピッチ（周波数）で示されている。（基本音）。
【００４２】
そして、図４及び図５にて示されているように、この周波数は０．４秒から１．０秒と比較的短い音長の中で、変化する変化音であり、ほぼ１オクターブ以内の範囲で変化している。
【００４３】
さらに、図６及び図７を参照すると、マザリーズの倍音構造が理解される。すなわち、この音声は、図６に示すように、図４に対応したＳ１の音声だけでなく、同様の変化を示す２倍音Ｓ２，３倍音Ｓ３・・・Ｓ５といった倍音構造となっている。ここで、この音声は倍音構造をもっているが、せいぜい、Ｓ４，Ｓ５程度までであり、響きすぎる音声ではない。尚、図７は、図６の周波数スケールを変えて示したグラフであり、基本音Ｓ１の様子と、その倍音の状態が理解されやすくするための図である。また、図８は、図５のデータを処理してなだらかな変化を示すようにしたグラフである。
【００４４】
また、図９ないし図１２は、人間の音声としてのマザリーズの倍音構造の特徴を説明するための図である。
これらの図において、横軸は右に向かって周波数が高くなっており、縦軸は音圧をｄＢで示している。
図９は、音声の音源波スペクトルを示しており、図示されているように、沢山の倍音を有し、倍音の音圧は、そのピークとピークを結ぶ線（Ｐ−Ｐ線）が曲線を描いて下降している。図９において、最も音圧が大きい音が、所定の高い周波数となるようにシフトさせた音が、本発明の基本音となる。
【００４５】
図１０は「ア」の音を発声した時，すなわち、声道をあまり狭めないようにした状態における人の声道の伝達関数に基づく伝達特性を模式的に示したものであり、開放空間の伝達関数を示す図１１と比較すると、特徴的なのは、一定の間隔を置いた倍音の音圧が強められていることである。この結果、図９の基本音の音声のスペクトルは、図１０の伝達特性によって、図１２に示すようになる。すなわち、その倍音構造は、周波数が高まるにつれて、各倍音の音圧のピークを結んだＰ−Ｐ線は、図９と同様に曲線的な下降を示す合成音となる。このような音を基準音と呼ぶこととし、このような特性は、後述するように付与される。
【００４６】
以上を前提として、本実施形態ではマザリーズ類似音を生成する場合、次のような特徴を備えている音としたものである。
（１）マザリーズは、高いピッチ、すなわち高い基本周波数（基本周波数＝Ｆ０）を備えた音声で、キーが高い音声であり、その周波数は、だいたい３００Ｈｚ以上で５００Ｈｚ以下であり、平均３５０Ｈｚ程度である。
（２）マザリーズは、倍音構造を有しており、したがって、響きのある音声である。このため、本実施形態では、マザリーズ類似音を生成するため、上述の（１）の条件とこの倍音の条件に適合するように、基本音変換手段３０の機能に基づいて、後述するように、基本音を生成する。ただし、この倍音は、あまり高音域が強調されると、響き過ぎる音となって、「やさしい声」でなくなるおそれがある。このため、特に、この基本音を変化させて、高倍音域となるほど、ほぼ曲線的に音圧が弱まるような、図１２に示す特性を有する基準音とするようにしている。
（３）また、マザリーズは、音声の高低差が大きく、基本周波数が変化する音声であり、抑揚（イントネーション）に富んだ音である。本実施形態では、これを「変化音」と呼び、変化音生成手段４０の機能により、後述するように、実現している。ただし、その変化は、１オクターブ以内であることが好ましく、これを越えると、「やさしい声」でなくなるおそれがある。
【００４７】
図１３は、図２の構成に基づいて、マザリーズ類似音変換装置１０により、入力された音声または音声信号を上述のマザリーズの特性を備えたマザリーズ類似音に変換する方法の一例を示すフローチャートである。
図１３を参照して、マザリーズ類似音の変換方法の一例を説明する。
【００４８】
図２の入力手段１１に音声または音声信号が入力される（ＳＴ１）。
例えば、音声が直接入力されるタイプの装置であれば、図１のようなマイク１１やハンディー拡声器等から入力される。ビデオデッキ内蔵の変換装置またはビデオデッキに接続される変換装置である場合には、ビデオ信号から分離された音声信号が入力される。また変換装置１０をネットワーク等に接続した場合には、ネットワークを介して配信される各種コンテンツ等の音声信号が入力される。また、記録したテープレコーダやコンパクトディスク，光磁気ディスク等から再生された再生信号に対応した音声信号が入力されるようにしてもよい。さらに、マザリーズ類似音変換装置がテレビ等に内蔵される場合には、放送局から送られる放送波から分離された音声信号が入力される。
【００４９】
入力手段からの音声信号がアナログ信号である場合には、図２の音声認識手段１４でデジタル信号に変換された後、例えば、日本語認識プログラムにより、単語や文節等といった予め定められた処理単位を識別して、この処理単位毎に、制御手段１３の指示によりメモリ１５に格納される。処理単位に分けられた音声信号（以下、「サンプル信号」と言う。）。図１４は、このような音声信号を入力した状態をオシログラフの波形にして示しており、横軸が時間で、縦軸が振幅である。音声信号ＶＳは、ステップ２において、ｔ１からｔ２の部分が切り出されてサンプル信号（サンプル音）とされる（ＳＴ２）。
【００５０】
次いで、声紋分析手段１６は、サンプル音のピッチ分析、すなわち周波数分析を行って、基本周波数Ｆ０を特定する（ＳＴ３）。基本音は、図１５に示すように、特定された基本周波数Ｆ０と、その倍音構造ＶＳ２，ＶＳ３・・・を持つ音声である。
この実施形態では、図示の都合上、基本周波数Ｆ０に対応した音声ＶＳ１だけを取り出して説明するが、以下で特別に説明する場合を除き、その各倍音構造に関しても、同時に以下の処理が行われる。
【００５１】
次に、変化音を生成する作業を行う。ここでは、図２のイントネーションシフト部１７が、例えばシンセサイザー機能を用いて、音声ＶＳ１の基本周波数の変化に強調を与えるため、所定の範囲，例えば、１オクターブの範囲で、上昇及び／または下降するイントネーションシフトを付与する。例えば、図１６では、０．８オクターブ程度に変化率を上昇させており、ＣＶＳ１としている。
【００５２】
続いて、図１７に示す作業を行う。図１７ではイントネーション変化を加えた音声ＣＶＳ１に関して、図２のピッチシフト部１８がピッチ分析（周波数分析）を行い、平均周波数ＡＦ０を求める（ＳＴ５）。
この平均周波数ＡＦ０に基づいて、ピッチシフト部１８は、さらに、図１８に示すＡＦ’０となるようにピッチシフト（周波数シフト）を行う（ＳＴ６）。
このピッチシフトは、マザリーズに近似した基本周波数をもつようにするためのものであり、その変更幅を、好ましくは、３００Ｈｚから５００Ｈｚの範囲に設定する。この実施形態では、３５０Ｈｚに設定する。このようなピッチシフトは、所定の周波数成分の音圧を強めることで、周波数シフトすることができるし、この音声を構成する全ての成分について一定の周波数シフトを行うようにしてもよい。本実施形態では、ＣＶＳ１の全体を上昇させて（図１８参照）、音声ＳＣＶＳ１としている。
【００５３】
ピッチシフト後，すなわち周波数変更後の音声ＳＣＶＳ１について、次に倍音部の共鳴調整を行う（ＳＴ７）。ここで、基本周波数に対する倍音部ＶＳ２，ＶＳ３・・・については、イントネーション調整（ＳＴ４）、及びピッチシフト（ＳＴ６）に関して、基本周波数Ｆ０に対応した音声ＶＳ１の変換過程において同時に行っている。
ピッチシフト部１８は、好ましくは、共鳴調整機能を備える倍音フィルタ２４と接続されている。これにより、例えば、音声ＳＣＶＳ１に対応したイントネーション変化ピッチシフトされた各倍音に対して、例えば、図１０のような伝達関数等を用いて図１２に示すような倍音構造とする。つまり、周波数が次第に高まる各倍音の音圧のピークを結んだＰ−Ｐ線が、曲線的な下降を示す合成音となった基準音とする。
この場合、伝達関数を直接用いず、高い周波数の倍音ほど音圧が弱くなるようなフィルタを用いて調整してもよい。
【００５４】
最後に、イントネーションシフトした結果、音長もしくはスピード変化を生じた倍音構造を付与された音声ＳＣＶＳ１について、スピード調整部１９によりスピードを調整し、元の音長に戻す（ＳＴ８）。
この場合、マザリーズにおいては、ゆっくり話す傾向があることに対応して、このスピード調整時にこれを加味して、入力された音声よりもゆっくりしたスピードに調整するようにしてもよい。
これにより、マザリーズ類似音に良く適合した音声信号が生成されたので、必要に応じて、メモリ２０に格納し、あるいは、そのままＤ／Ａコンバータ２２によりアナログ信号に変換して、スピーカ２３からマザリーズ類似音が出力される。
【００５５】
以上説明したように、本実施形態のマザリーズ類似音変換装置１０は、入力される他の音声または音声信号を、特に乳児の関心をひくことができるマザリーズに類似した音に変換して出力することができる。このため、乳児あるいは幼児を対象としたきわめて広い範囲の製品に、例えば以下のように応用することができる。
例えば、音声が直接入力されるハンディー拡声器等からマザリーズ類似音で乳幼児に語りかけることができる。
ビデオデッキ内蔵の変換装置とした場合には、記録されたビデオ信号の音声信号をマザリーズ類似音として再生することができる。
また、マザリーズ類似音変換装置１０をネットワーク等に接続した場合には、ネットワークを介して配信される各種コンテンツ等の音声信号がマザリーズ類似音に変換されるので、マザリーズ類似音として再生することができる。
さらに、記録したテープレコーダやコンパクトディスク，光磁気ディスク等から再生された再生信号がマザリーズ類似音とされて再生される。
さらにまた、マザリーズ類似音変換装置１０がテレビ等に内蔵される場合には、放送局から送られる放送波から分離された音声信号をマザリーズ類似音として再生することができる。
さらに、マザリーズを上手に話すことができない人が、録音された自分の声を入力手段に入力することによって、マザリーズ類似音に変換された自分の声を聴くことで、マザリーズによる話し方や発声の練習をすることができる。
また、入力手段として、パソコンやワープロのキーボードその他の言語入力手段を使用することにより、言葉を話すことができない人や障害のある人でも、マザリーズによる語りかけをすることができる。
さらに、電話やインターネット等の通信回線を利用することにより、遠隔地に居る場合でも、離れた場所からマザリーズによる語りかけが可能となる。
【００５６】
この発明は、上述の実施形態に限定されない。例えば、マザリーズ類似音との近似性が劣っても、音声品質が問われない場合には、入力された音声をピッチシフト部に入力して、即時にマザリーズに適合するように周波数変更して、そのまま、あるいは、所定のイントネーション変化を加えて出力する簡便な装置構成もしくは変換手法としてもよい。
また、言語認識手段により、例えば、日本語認識した場合には、単語や文節等の所定の単位毎に、マザリーズ類似音を、例えばテーブルデータ等としてメモリに予め保持しておき、このようなデータを用いて変換する構成としてもよい。
したがって、この言語認識手段により、例えば、日本語認識した場合には、各言葉におけるイントネーションについて、例えば、テーブルデータ等として上記メモリに予め保持しておき、このデータを参照してイントネーション調整を行ってもよい。
さらに、上述の実施形態に各構成は、マザリーズ類似音の品質等との関係で許容される場合等には、その一部を省略してもよいし、記載されない他の構成と組み合わせて実現してもよい。
【００５７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、特に乳児の関心をひくことができるマザリーズに類似した音を、装置に入力される他の音声または音声信号を変換して得ることができるマザリーズ類似音変換装置と、マザリーズ類似音変換方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  マザリーズ類似音変換装置の実施形態の外観の一例を示す概略斜視図である。
【図２】  図１のマザリーズ類似音変換装置の構成を示すブロック図である。
【図３】  マザリーズの声紋をしめすオシロ波形図である。
【図４】  図３の声紋の基本周波数を示すグラフである。
【図５】  図３の音声の音圧を示すグラフである。
【図６】  図３の音声の倍音を示すグラフである。
【図７】  図３の音声の倍音を周波数のスケールを拡大して示すグラフである。
【図８】  図７の音声の音圧を示すグラフである。
【図９】  人の声に関連して基本音の倍音構造を音源波スペクトルで示す図である。
【図１０】  人の製造の伝達関数を示す図である。
【図１１】  開放された空間の伝達関数を示す図である。
【図１２】  マザリーズ類似音の音声スペクトルを説明するための図である。
【図１３】  図２のマザリーズ類似音変換装置による変換方法の一例を示すフローチャートである。
【図１４】  入力された音声のオシロ波形図である。
【図１５】  入力された音声から処理単位を切り取り、その基本周波数を示すグラフである。
【図１６】  処理単位の音声について、イントネーション変化付与する様子を示すグラフである。
【図１７】  処理単位の音声について、平均周波数を求める様子を示すグラフである。
【図１８】  処理単位の音声について、周波数シフトを行う様子を示すグラフである。
【符号の説明】
１０・・・マザリーズ類似音変換装置、１１・・・入力手段、１２・・・本体、１３・・・制御手段、２１・・・出力手段、３０・・・基本音変換手段、４０・・・変化音生成手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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