目次はじめに iii
音声資料と動画資料について viii

I 音の物理学 1

1章

静けさの音と音の大きさ 〜音が無いとシーンと聞こえるのか〜 2
音とは？〜国語辞典から〜 2 ／音声とは？ 〜音声の 4 つの側面〜 4 ／波動〜波と風の違い〜 5 ／音波は粗密波で縦波 7 ／単純な振動の周期と周波数 9 ／音の共鳴と干渉・反射・吸収〜口笛を吹けますか〜 10 ／ コラム 1‑1 閑さや岩に染み入る蝉の声 12 ／松尾芭蕉の聞いた音 14 ／ コラム 1‑2 静けさの音 〜音が無いとシーンと聞こえるのか〜 15 ／RMS：複雑な波形の振幅を表す実効値 16 ／桁違いの音の強さを表すことができるデシベル 18 ／ コラム 1‑3 ベルはヘレン・ケラーの恩人 19 ／音声のディジタル化 20 ／標本化における重要な定理 22 ／まとめ 25

2章

音を構成する部品〜「音色」は物理的には何なのか〜 27

音色とは 27 ／純音と複合音 28 ／音色とスペクトルと光の虹と 29 ／フーリエ級 数 31 ／ フ ー リ エ 係 数 と ス ペ ク ト ル 33 ／ 波 形 と ス ペ ク ト ル の 例 34 ／コラム 2‑1 低い音の擬音語と高い音の擬音語 37 ／高速フーリエ変換 38 ／基本周

波数と音の高さ 40 ／ コラム 2-2 女性の歌声は男声より 1 オクターブ高い 42 ／ス
ペクトルの包絡 42 ／スペクトルの種類 45 ／カエルの声に引かれる蚊 46 ／コラム 2-3

3章

カエルの声に引かれる蚊の研究で 50 ／まとめ 51

スペクトル、そして美しい音とは 52

美しい音 52 ／サウンドスペクトログラム 52 ／通る声・美しい歌声の音色 55／通る声のわけ 59 ／女声オペラ歌手の通る声 60 ／ コラム 3‑1 カエルの声に魅かれる蚊 60 ／和音について〜純音の場合〜 61 ／複合音の場合 〜スペクトル目次ixと協和度〜 63 ／音階の作り方 64 ／ コラム 3-2 日本音階は琉球音階と合わせて完

声紋はサウンドスペクトログラムのこと 134 ／母音の音色のもとになるフォルマ

全になる 67 ／エコーがかかった歌、心地よいのはなぜか 69 ／まとめ 72

ント 135 ／フォルマント周波数と母音の配置 136 ／30 年後に実証された母音の音色 137 ／ コラム 7‑1 「ビーン」と「ブーン」はどちらが高い音の表現？ 139 ／II 音声科学 75

4章

フォルマントの合成による分析 139 ／HISAI システムによる母音音声の合成と音声生成の仕組み 〜気管と食道がつながっている !? おかげで〜 76

言語としての音声 76 ／ことばの発声の仕組み 77 ／ コラム 4‑1 気管と食道がつながっているおかげで、そして「ことばと命」 77 ／音素と音声、音節とモーラ 78 ／音声の基になる音源 79 ／日本語子音の分類〜日本語の「ん」の音は 3 種類〜

80 ／音声の波形分析 81 ／有声子音と無声子音 83 ／摩擦音、破擦音、破裂音86 ／モデル構成的研究法 87 ／ コラム 4‑2 人類は ASIMO ができるまで歩き方を知らなかった 88 ／あごの開き・舌の位置と母音音声 89 ／ コラム 4‑3 琉球人とアラ

その結果 140 ／物理的に異なるものを同じとみなす 143 ／ コラム 7‑2 二通りに聞こえる不思議な音 145 ／ コラム 7‑3 君と豚は似た者同士 〜「っ」で始まる琉球語の奇妙なことば〜 146 ／琉球語の声門破裂音の合成による分析 147 ／ コラム 7-4
ハートのこもった音声を聞く 151 ／まとめ 153

III 音声工学 155

8章

AI がしゃべる人工音声〜琉球語もしゃべる〜 156

ブ人は兄弟か？ 90 ／ コラム 4‑4 世界最大の科学博物館に展示された音声 91 ／母音声の人工合成とは 156 ／音声合成システムのかなめとなる音声合成器 157 ／音生成の音響理論 92 ／フォルマントは声道での共鳴 92 ／ コラム 4‑5 中学生がテキスト音声合成システム 158 ／汎用音声合成システム 159 ／テキスト解析部

作った声道共鳴模型 94 ／音源フィルタ・モデルによる音声合成 95 ／ケプストラ〜琉球語の翻訳〜 160 ／音声合成部への入力文字列 163 ／琉球語の入力例文

ム法による音声合成 97 ／HISAI システムの音声合成部 99 ／まとめ 101

164 ／基本周波数の藤崎モデル 165 ／日本語のアクセント型 167 ／琉球語の平板型アクセント 168 ／琉球語の下降型アクセント 169 ／アクセントに関する聴5章

脳が音色を感じる仕組み 102

聴覚の生理学 〜脳が音色を感じる仕組み〜 102 ／外耳と中耳と内耳 103 ／基底板振動 104 ／基底板と音の高さ 106 ／基底板と音色 108 ／音声合成スペクトル
エディタ HISAI システムの操作法 108 ／ コラム 5‑1 犬は何語で鳴く？ 113 ／コラム 5‑2 スペクトルを編集してハートのこもった音を創る 115 ／まとめ 116

取実験の結果 170 ／ コラム 8‑1 甲子園での沖縄選手の名前 172 ／イントネーショ
ン規則 173 ／音声合成システムと合成例 173 ／新たな方言・言語の音声合成システムを作る 176 ／古い琉球語「おもろさうし」の音声合成 177 ／まとめ 179

9章

音声自動認識〜自分で進化していく機械〜 181

音声のパターン認識 181 ／音声自動認識方法の変遷 182 ／多くの変量をセット

6章

音の心理物理学 117

で表すベクトル 183 ／パターン認識の仕組み

音の三要素は心理現象 117 ／音の大きさの心理尺度であるソーン尺度 118 ／音の高さの心理尺度であるメル尺度 〜1 オクターブ高い音は 2 倍高いと感じられる音ではない〜

121 ／音色とは何か 122 ／音色と波形包絡 123 ／ コラム 6‑1 音は聞こえるのに音声が聞こえない 126 ／まとめ 130

7章

音声の合成による分析〜なぜハートは愛 /ai/ なのか〜 131

言語としての音声 131 ／音素的特徴と韻律的特徴 132 ／合成による分析 133 ／x

目次〜似ているものは近い〜 185 ／人工知能における学習・訓練 186 ／音声波から特徴ベクトルへ 188 ／単語音声認識の仕組み 189 ／DP マッチング法〜時間を曲げる〜 191 ／音声の確率統計モデル 192 ／確率的表現のための隠れマルコフモデル 194 ／「創発性」のモデルである遺伝的アルゴリズム 196 ／遺伝的アルゴリズムによる隠れマルコフモ
デルの構造選択 198 ／ニューラルネットワークによる音声認識 200 ／ コラム 9‑1
人工知能の進展と高齢者の聴力 203 ／世界初の対話する自然言語処理システム

目次xi

ELIZA 204 ／ コラム 9-2 ChatGPT との会話「イリオモテ・ヤマネコを発見した伯父さん」 206 ／まとめ 210

IV 言語の獲得・学習 213

10 章

言語の獲得

〜ヒトとサルの違い〜 214

I 音の物理学ヒトとサルの違い 214 ／音声知覚と音声生成の成長 215 ／カテゴリー知覚とは何か
216 ／カテゴリーの形成過程 218 ／知覚的マグネット効果 219 ／ コラム 10‑1 聞き
流し勉強法は効果があるか、外国語の早期教育は？ 220 ／母親ことばとは何か 221／音素の獲得における母語引力理論 223 ／文の獲得と言語能力 226 ／言語獲得に必要な知的能力 227 ／ コラム 10‑2 オオカミ少女と手話を作り出した子供たち
228 ／まとめ 228

11 章

言語獲得のモデル 〜赤ん坊のように聞き話すコンピュータ〜 230

赤ん坊のように聞き話すコンピュータ 230 ／ コラム 11‑1 音声の聞こえ方の不思議〜音が無いのに聞こえる〜 231 ／調音結合 232 ／音声単語獲得のモデル 233 ／注視の共有による音声単語の学習と意味の獲得 234 ／言語獲得のための根本的能力と音声の生成・知覚のモデル 235 ／模倣による単語音声の獲得モデル 237 ／コラム 11‑2 未来が見える錯覚「フラッシュ・ラグ効果」 239 ／予測された音素が聞こえる調音結合の逆処理 240 ／予測音を確認する切断２連母音の聴取実験 242 ／“ 正しい錯覚 ” をとらえた単語音声獲得のモデル 243 ／ コラム 11‑3 マガーク効果とコロナ・マスク 244 ／予測値、錯覚、無意識の能力 245 ／まとめ 246

おわりに248

注250

索引 261

1章 静けさの音と音の大きさ
2章 音を構成する部品〜音が無いとシーンと聞こえるのか〜〜「音色」は物理的には何なのか〜

3章 スペクトル、そして美しい音とはxii

目次