(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
指で擦ると振動し、この振動に基づく音を再生する媒体を備え、
再生すべき音声を構成する複数の音の各構成音の音響の周波数成分のスペクトル分析結果に係わる画像が、前記音声を再生する方向に連続して前記媒体にインクが浸透することによって当該媒体に記録され、
前記インクが前記媒体に浸透している部分と前記インクがない部分とで前記媒体の振動の特性が異なるように構成され、
前記インクによって前記画像が連続的に記録された方向に前記媒体を前記指で擦ると、前記振動特性が異なることにより、前記媒体は前記各構成音を順番に出力して前記再生すべき音声に相当する音声を再生するように構成された振動部材。
【請求項２】
前記記録媒体は光沢紙である請求項１記載の振動部材。
【請求項３】
前記スペクトル像は、前記光沢紙に前記インクをインクジェットプリンタによって印刷することによって形成される請求項２記載の振動部材。
【請求項４】
前記スペクトル像は、前記光沢紙に油性インクをオフセット印刷によって形成するインクジェットプリンタによって印刷することによって形成される請求項２記載の振動部材。
【請求項５】
再生すべき音声を構成する複数の音の各構成音の周波数成分をスペクトル分析し、この分析結果に係わる画像を、前記音声を再生する方向に連続して、指で擦ると振動しこの振動に基づく音を発する媒体に、インクを浸透させることによって記録し、
次いで、前記インクによって前記画像が連続的に記録された方向に前記媒体を前記指で擦ると、前記インクが前記媒体に浸透している部分と前記インクがない部分とで前記媒体の振動の特性が異なり、前記各構成音を順番に出力して前記再生すべき音声に相当する音声を再生する音声再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、音声やその他の音響を簡単に再生することのできる振動部材及び音声再生方法であって、電子装置を必要とせず、極めて単純な構成のものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、音を発する装置としてはぜんまい仕掛けで自動的にメロディーを発するオルゴール，各種の電子メロディ又は音声発生装置等がある。
しかし、従来のかかる音声発生装置は音を発すること専用のものであり、構造が複雑で製造費も嵩み高価であるという問題点がある。従来の音声発生装置とは全く異なり、種々の物品に簡単な加工を加えるだけで容易かつ安価に形成することが出来て、しかも誰でもが極めて容易に音を発することが出来る音声発生装置として、実開平５−７１８９９号に開示されたものがある。
【０００３】
これは、音に共鳴し得る空間部を有する物品と、前記空間部近傍に取り付けられた紐状体とを備え、該紐状体の表面に爪先等の擦過により音を発する凹凸部を前記空間部側から遊端側に向かって配列形成してなる。爪先等の擦過によって凹凸部より発音し、その音は空間部の共鳴により増幅される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記先行技術は単に「爪先等の擦過によって凹凸部より発音し」と述べるのみであり、所望の音声を発生するためにどのような構成をとればよいのか何ら開示していない。実際には、単に凹凸部を設けるのみでは所望の音声あるいはそれ以外の音を発生させることはできないことがわかった。
【０００５】
この発明は、かかる課題を解決するためになされたもので、電子装置を必要としない、極めて単純な構成の音声再生用振動部材及び音声再生方法において、所望の音響を発生させることができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る振動部材は、指で擦ると振動し、この振動に基づく音を発する媒体を備え、再生すべき音声を構成する各構成音響の周波数成分の分析結果に係わるスペクトル像がインクを用いて前記媒体に連続して記録されており、前記インクによって前記スペクトル像が連続的に記録された方向に前記媒体を前記指で擦ると、前記インクがある部分と前記インクがない部分とで前記媒体の振動の特性が異なり、前記各構成音を順番に出力して前記再生すべき音声を再生することを特徴とする。
【０００７】
さらに、本発明に係る音声再生方法は、再生すべき音声を構成する各構成音の周波数成分を分析し、この分析結果に得られた各構成音のスペクトル像を、指で擦ると振動しこの振動に基づく音を発する媒体に、インクを用いて連続的に記録し、次いで、前記インクによって前記スペクトル像が連続的に記録された方向に前記媒体を前記指で擦ると、前記インクがある部分と前記インクがない部分とで前記媒体の振動の特性が異なり、前記各構成音を順番に出力して前記再生すべき音声を再生することを特徴とする。
【０００８】
表現すべき音声その他の音響に含まれる周波数成分に共鳴する図形が描画された振動部材（比較敵振動し易い部材）を振動させたときに、図形が描画された各部分の振動により音響を発生させるものである。振動部材は例えば紙、プラスチック、金属等のシート等であり、単に指で擦る等の容易な方法で振動するものを選択し、簡易な音響発生を実現する。
【０００９】
本発明は、表現すべき音声その他の音響を選択し、当該音響を発生させて記録し、当該音響のスペクトル分析を行って画像に表現し、画像表示されたスペクトル分析結果を記録媒体上に印刷して記録し、当該記録媒体の表面を一定方向に擦ることにより音響を発生させる。これによって、簡易な音響発生を実現する。
【００１０】
本発明は、表現すべき音声その他の音響を選択し、当該音響を発生させて記録し、当該音響のスペクトル分析を行って画像に表現し、画像表示されたスペクトル分析結果を記録媒体上に印刷して記録する工程を備え、これによって簡易な音響発生用振動部材を容易に製造し得る。
【００１１】
記録媒体は、紙、プラスチック、金属その他の印刷可能なものであり、広範な用途に適用でき、かつ量産も容易である。
【００１２】
上記図形および音響のスペクトル分析を行った画像として、例えば、市販の音響解析プログラムを利用したものがある。これは、時間的に連続して音声の周波数分析を行うとともに、ある時刻の音響の周波数分布を縦軸とし、横軸に時間軸をとったものである。周波数分布はある周波数に対応するその成分の情報をもつ。
【００１３】
したがって、上記音響スペクトル分析を行った画像は、周波数−時間平面上に周波数成分がプロットされたものである。このプロット（凹凸に対応）に代えて濃淡で周波数成分が表現されてもよい。この発明はどちらの場合も含むものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
プラスチック板などの表面に凹凸を設け、これをプラスチックなどで擦ることにより所望の音響が得られるかどうか実験したところ、表面の状態を種々設定することにより異なった音響が得られることがわかった。このようにして得られる音響は、テープレコーダなどによる再生に比べると音質は劣るものの、擦る方法により微妙な変化が生じる。そのため、所望の音の表現が可能であるならば、印刷媒体がより付加価値の高い情報を発信でき、今までにない新たな表現と需要が見込まれる。
【００１５】
ここで問題となるのは、どのように凹凸を設ければ所望の音響を発生できるかであるが、発明者は音響スペクトルに着目した。これは、例えば、図１に示すように、時間の経過を横軸に、周波数を縦軸にとったのものであり、濃淡がその時刻に対応する周波数の成分を表す。図１では濃淡が反転表示されているため、白い部分の周波数成分がその音響に含まれることを示す。
【００１６】
プラスチック板の音響スペクトルと人間の声のスペクトルを比較した。使用したプラスチック板の表面はおよそ０．５ｍｍ周期の波板状であり、この板を擦ることにより発生する音は６００〜７００Ｈｚの周波数帯であった。これに対し、成人女性の声紋の基本型は２５０Ｈｚの倍音の周波数帯で構成されており、発する言葉により、強い部分が濃くなる特徴的な帯が１〜３個所ある。その部分が言葉の主成分であると推定される。複数の音の要素の集合体である点で両者は共通する。周波数帯のきめの細かさは違うが、声紋形の基本構造は同じである。大きく異なる点は、プラスチック音はその高低があってもほぼ全域で均等で、強弱といえる程の特徴的な帯がないことである。
【００１７】
プラスチック板表面にテープを貼り、音が出る部分と出ない部分を適当な間隔で交互に設け、この表面を擦ってみると、それなりのスペクトルが出現する。素材をいろいろ試してスペクトルのパターンを調べてみると、そのパターンに規則性があることがわかった。そこで、摩擦音を画像のパターンとして解釈することで、擦られる板の表面の情報が音声画像に反映されていることに着目した。これは、レーダーが物体にあたって跳ね返る音を画像として出力するように、人間の声紋についても、発声している声帯および口腔部分等の状態は画像の中に反映されているはずである。声紋分析の画像情報（音声の強弱部分）を元に処理した画像を素材表面に転写し、その画像から声紋の特徴的な強弱部分を再生して出力できると考えられる。
【００１８】
図９は幾何学模様のパターンＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５を印刷したテストパターンを２度擦ったときのスペクトルを示すものであるが、１回目と２回目がほぼ同じパターンになっていることが分る。これは再現性のある音響再生が可能であることを意味する。
【００１９】
比較的振動し易い部材（以下振動部材という）に、印刷等の方法で図形を描画するとその部分の振動特性が変化し、図形の形状、寸法により、表現すべき音声の周波数成分に共鳴するような振動特性が得られるととらえることもできる。
【００２０】
有声音の部分は「ａｉｕｅｏ」で代表される声帯の振動が音の主成分であり、周波数帯の特定部の強弱によって音声が特徴付けられる。原理的には転写された画像の音情報が振動に置き換えられれば音は再生できる。そのためには、擦られる側が振動する方が理屈にかなっているが、プラスチック板の場合、擦る側が音源であり、プラスチック板側はほとんど振動せず音を発っしていないことがわかった。
【００２１】
各種の素材を試してみると、光沢のある紙の表面を指で擦ると同じような摩擦音を出し、しかもプラスチック板とは逆に紙の方が振動していることが判明した（およそ４００Ｈｚ）。擦られる側が振動して音が出るということは、その素材の密度＝比重を変えることで発生する音の周波数帯を調整できる利点もある。振動を起こしやすい光沢紙（カラープリンタ用紙）等を用いて、表面に画像処理された音声情報を転写することにより、摩擦部分を特定し、指で直接擦り印刷面を振動させ、音を再生させてみると、かなり忠実に音声を再現できることが確認できた。
【００２２】
サンプルで使用した音は「あいうえお」と「合格、おめでとう」の２種類で、いずれも成人女性の発声によるものである（約２５０Ｈｚ）。最も単純なプリンタの出力能力は最高で３００ｄｐｉであるが、７２ｄｐｉ−１４４ｄｐｉ−２００ｄｐｉ−３００ｄｐｉの４段階の解像度で音声画像をそれぞれ転写し試してみた結果、解像度に比例して再生音声が明瞭になることが確認できた。
【００２３】
図８はスペクトル分析結果を０．３ｍｍ厚の光沢紙に水性のバブルジェットインクによって印刷した印刷紙Ｐの縦断面を示す概念図であり、インクＩが紙表面Ｓから内部に向って浸透している。インクＩが濃い部分（黒塗りで表示）ではインクＩが深く浸透し、薄い部分（ドットＤで表示）では浸透が浅い。指で擦ったとき、インクＩが浸透していない部分（その他の白い部分）は振動し易く、インクＩが深く浸透しているほど振動し難い。すなわち、インクＩが浸透せずまたは浸透が浅い部分は擬似的な空洞として作用し、音声スペクトルの特徴的な部分を強調する３次元構造が形成されている。
【００２４】
また、人間の指が予想以上に細かい画像情報まで再生する能力があることも確認できた。印刷精度を１２００ｄｐｉ程度まで上げれば、より鮮明な音声が再現できると考えられる。一般にある周波数（例えば４００Ｈｚとする。）のスペクトルの縞模様はその倍音（４００×ｎ）Ｈｚ（ｎ：整数）の周波数よりなり、再生した音の中にこれらの周波数成分が含まれている。従って２５０Ｈｚの原音を記録した印刷パターンには、可聴周波数２５０Ｈｚ〜２２，０５０Ｈｚの周波数帯域における（２５０×ｎ）（ｎ：整数）の音声スペクトルが含まれており、再生された音から必要な周波数のみ抽出すればよい。これをポジティブ処理という。逆に、音声スペクトルの画像の情報に基づいて不必要なスペクトル部分を選択削除する方法（ベガティブ処理）も採用可能である。
【００２５】
以上の検討結果から、以下の手順を経ることが望ましい。
（１）対象となる音声その他の音響を決定する。
（２）当該音響を発生し、録音する。実験の結果によると、音節の間をはっきりと区切って発声すると良い。また、男性の声よりも、若い女性の声の方が良い。
（３）当該音響のスペクトル分析を行う。図１は「ア、イ、ウ、エ、オ」と発声した例である。
（４）画像表示されたスペクトル分析結果を印刷する。印刷方法としては、オフセット印刷や、水性インクでバブルジェット方式で塗布する方法等がある。
【００２６】
振動を起こしやすい光沢紙（カラープリンタ用紙）等を用いる。解像度に比例して再生音声が明瞭になるので、なるべく高い解像度、例えば、１２００ｄｐｉ程度で印刷することが望ましい。また水性インクの場合水分含有率が低下するにつれて再生音声が不明瞭になるという特性があり、その点油性インクを用いたオフセット印刷の方が音質の経時的変化は少ない。
【００２７】
このように印刷された発音機構を指で擦ると、所定の音響が再生される。擦る方向は図１の時間軸方向である。もっとも、擦る方法によって発声する音響にはかなりの差が出るが、多少慣れると明瞭に聞き取れるようになる。
【００２８】
図２は音声を形成する有声音と無声音を示すＩＰＡ子音表である。有声音は規則的な周波数帯を持ち、無声音は決まった周波数を持たない。また、無声子音は「ｆ／ｐ／ｓ／ｔｓ／ｔ／ｓｈ／ｔｓｈ／ｋ／ｈ」等の特定の周波数特性を持たない子音であり、この点を解決するには、特定の周波数を持たない、スリップスティック現象を起こしにくい、有声音と逆の表面加工をすることで、無声子音の構成音である擦過音を再現できる。例えば、ざらざらとした紙ヤスリ等、光沢のない紙や印刷表面を擦ると、その擦過音は発生すべき音と非常によく似た特性の音が得られた。
【００２９】
図４は、光沢のない印刷表面を擦ったときの摩擦音のスペクトルを示す。図５は、女性の声でｓｈ行の音を発声したときの音声スペクトルを示す。このスペクトルを見ると、「ｓｈａ」は無声音「ｓｈ」と有声音「ａ」の重ね合せ、「ｓｈｉ」は無声音「ｓｈ」と有声音「ｉ」の重ね合せ、「ｓｈｕ」は無声音「ｓｈ」と有声音「ｕ」の重ね合せ、「ｓｈｅ」は無声音「ｓｈ」と有声音「ｅ」の重ね合せ、「ｓｈｏ」は無声音「ｓｈ」と有声音「ｏ」の重ね合せであることが分かる。
【００３０】
図６は「ｓｈａ」のスペクトルを詳細に示す拡大図である。図７（ａ）は「ｓｈ」行および「ｓ」行の有声音と無声音の重ね合せをより明瞭に示す模式図である。図中黒い塗潰し部分Ａは有声音のスペクトルであり、縞模様の部分Ｂは無声音のスペクトルである。
【００３１】
バブルジェット等による水性インク印刷の解像度を７２ｄｐｉ〜３００ｄｐｉと変化した実験から、擬似的空洞は、水分含有率が高い印刷直後において鮮明に生じ、その後不鮮明となって、再生音が不鮮明になることが判明した。その問題を解決するために、より安定性の高い油性インクを使ったオフセット印刷で制作したところ、以下の結果を得た。
【００３２】
図３（ａ）は女性が発生した２５０Ｈｚの有声音「ａｉｕｅｏ」のスペクトルであり、図３（ｂ）はその画像情報に基づく画像から音声を再生したときの再生音声のスペクトルである。
【００３３】
従って再生音の鮮明度を保持するために、水分に替わるインク成分を印刷紙内部に浸透させ、印刷紙の繊維等構造体および成分を定着安定させ、安定な３次元構造を形成する必要がある。その結果、長時間経過（試験的におよそ５ヶ月間、室内に放置）しても全く水分蒸発等の影響を受けず、安定した出力結果が得られた。
【００３４】
この発明の用途として次のようなものが考えられる。
【００３５】
（１）雑誌 雑誌に発音機構を印刷して読者の利用に供する。例えば、雑誌のページの端部に発音機構を印刷し、読者がここを擦ると音がでる。
【００３６】
（２）いわゆるぺらぺら漫画 少しづつ異なる漫画を多数の紙に印刷してこれらの紙を製本したものを、人がぺらぺらめくって漫画の動きを楽しむものがあるが、このぺらぺら漫画の側面に発音機構を印刷する。漫画の動きとともに音も楽しめる。
【００３７】
（３）盲人用商品ラベル 盲人の便宜のために、缶詰のラベルに点字や凹凸を設けることが行われている。これに代えて商品ラベルにこの発明の発音機構を印刷し、この部分を擦ることにより、商品ごとに固有の音、例えば、商品名を発生させることができる。
【００３８】
なお、この発明の発音機構を、音に共鳴し得る空間部を有する物品、例えば中空の胴部を有する人形、商品を収納した容器，紙函等に適用することができる。また立体物以外の物品、例えば雑誌ＭＧ等のページＭＰを背の方向ＢＤにずらして歪ませ、メガフォン状の空間ＭＳＰを作ったもの（図１０）において、前記の音響発生を行うと、かなりの音量が得られた。
【００３９】
従って、極めて広範囲の物品を極めて容易かつ安価に音声発生装置とすることが出来る。そして、本発明は、広範囲の物品に従来の視覚的な快さに加えて新たに耳から入る聴覚的な快さを付与して面白みを倍加し、情報伝達能力を高めることが出来る。
【００４０】
本発明は、音響スペクトルを印刷によって紙などに転写するため、極めて容易かつ安価に製造することができる。しかも、指先等で発音部を擦るだけで簡単に発音することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】  音声スペクトルの例である。
【図２】  音声を形成する有声音と無声音を示すＩＰＡ子音表である。
【図３】  女性が発生した２５０Ｈｚの有声音「ａｉｕｅｏ」のスペクトルである。
【図４】  光沢のない印刷表面を擦ったときの摩擦音のスペクトルである。
【図５】  女性の声でｓｈ行の音を発声したときの音声スペクトルである。
【図６】  「ｓｈａ」のスペクトルを詳細に示す拡大図である。
【図７】  （ａ）は「ｓｈ」行および「ｓ」行の有声音と無声音の重ね合せをより明瞭に示す模式図、（ｂ）は「ｔ」行および「ｔｓ」行の無声音のスペクトル、（ｃ）は「ｋ」行、「ｐ」行、「ｈ」行、「ｆ」行の無声音のスペクトルである。
【図８】  スペクトル分析結果を０．３ｍｍ厚の光沢紙に水性のバブルジェットインクによって印刷した印刷紙Ｐ（記録媒体）の縦断面を示す概念図である。
【図９】  テストパターンとこれを２回擦ったときのスペクトルである。
【図１０】  音響発生手段の例を示す斜視図である。
【図１】
0004508430.tif 000002
【図２】
0004508430.tif 000003
【図３】
0004508430.tif 000004
【図４】
0004508430.tif 000005
【図５】
0004508430.tif 000006
【図６】
0004508430.tif 000007
【図７】
0004508430.tif 000008
【図８】
0004508430.tif 000009
【図９】
0004508430.tif 000010
【図１０】
0004508430.tif 000011