SOUND

平成24年度研究助成 【サウンド技術振興部門】より

ヒト聴覚の時間、空間、音声の認識に共通する無音の役割

九州大学大学院

九州大学大学院

システム情報科学研究院

システム情報科学府

九州大学工学部情報学部門教授

情報学専攻修士課程

電気情報工学科

森周司



１．はじめに小山 和紀



菊池洋祐

無音検出では一般に無音前後の音（先行音と後続音）の周波数が同じであり、無音が1無音とはまさに「音が無い」状態であり、私～ 5msec程度であれば十分に検出可能である。

達には何も聞こえない。
「音が聴こえる」状態

しかし先行音と後続音の周波数が異なる周波を主な対象とする聴覚研究では、無音が主役と数間無音検出では2音の周波数が2オクターなることはない。しかし、主役が名脇役の存在ブ離れると無音検出閾値は 50msec 超に達す

によって引き立つように、音も無音という脇役る 。
1）がいるからこそ際立つと考えることも出来る。

何故、周波数間無音検出でこれほど時間分

この研究は、時間、空間、音声の認識におい解能が落ちるのかについては、これまで明確て無音が主役級ではないにしても重要な役割な理由は示されていない。一つの有力な説は、を果たすことを示すものである。

Dennis P. Phillips が提唱するチャンネル間処

２．無音の役割理である 。ヒトの聴覚機構は、内耳蝸牛の基1）底膜から始まる周波数地図を概念化した、複私達は聞いている音が途切れるとすぐ気付数の周波数チャンネルの集合で表現される。

く。レコードやCDの音飛びがその良い例であPhillipsによれば、周波数内無音検出は同一周る。音飛びの部分を無音と見なすと、これは波数チャンネルに流れる音の不連続検出であ連続音中の無音検出事態である。無音検出は、る。一方、周波数間無音検出では先行音と後続音の時間的変化に対する感度を測る方法とし音が異なるチャンネルで処理されるため、二て良く用いられる。

つのチャンネルの処理状況を監視する必要が6

SOUNDある。これがチャンネル間処理であり、聴覚系50msecと周波数間無音検出閾値と近い。実際、中枢で行われると考えられる。周波数間無音検

個人内の識別境界VOT値と周波数間無音検出

出での高い閾値は、このチャンネル間処理の時閾値に有意な正の相関があることが報告されて間分解能を反映するのであろう。

いる 。

Phillips はチャンネル間処理が聴空間と音声の認識にも関わることを示唆している。彼のグループは左右の耳をチャンネルと想定して無音

3）

３．現在の研究
現在我々は、周波数間及び両耳間無音検出閾の先行音と後続音を左右別々の耳に呈示する両値と/ba /-/pa /の識別境界VOT値の関係を調べ耳間無音検出実験を行い、検出閾値が50msecている。これらの値を音響心理学実験で測定す超になることを示した 。これは先行音と後続1）るのだが、苦労したのは/ba /と/pa /の音声刺音を別々のスピーカーから出しても同じであ激の作成である。識別境界VOT値を決定する

り 、聴空間内の位置が異なるチャンネルとしには、VOT以外の音響特性を出来る限り変えて機能していることを示唆する。音声に関しずに、VOTを段階的に変えて/ba /から/pa /とては、有声開始時間（voice onset time、以下知覚的に変化する刺激を作成しなければならなVOT）による音声識別が周波数間無音検出とい。その方法としては、フォルマント合成器を類似していることを指摘している。図1に音声用いて人工音声を生成する、音声を録音して加波形中のVOTを示している。VOTはほぼ無音工する、など色々な方法はあるが、我々自身がの区間と言ってよく、その前後では周波数成聴いて満足するような自然な音声を作成するこ分が全く異なる。/ba /と/pa /は主にVOTの長とが出来なかった。そこで、今回はDonders 研さにより識別され、その境界は英語では40 ～究所（オランダ）の貞方マキ子研究員の紹介で、

2）

同研究所のAlex Brandmeyer 研究員が作成した音声刺激4）を使わせて頂くことにした。図1に示した音声もその一部である。図2にこの音
声刺激を用いて我々が行った/ba /-/pa /識別実験の結果を示す。VOTが40msec 付近で/ba /と/pa /の判断が入れ替わっており、典型的なカテゴリー知覚を示している。
図１/pa /の波形中のVOT（矢印部分）

周波数間無音検出では先行音を中心周波数7SOUND
100905080
4060/ba //pa /504030

平均(msec)

反応率(%)

7030201020100700Hz

019304152637485

1400Hz 2800Hz
周波数間VOT(msec)
図２

日 本語母語者22名の/ba /と/pa /の平均

両耳間 /ba/-/ pa/
識別境界条件図３

日 本語母語者22名の周波数間（後続音反応率

中心周波数 700、1400、2800Hz）及び両耳間無音検出閾値、識別境界VOT値の平均（エラーバーは標準誤差）3505Hzの広帯域雑音、後続音を中心周波数が100とした。両耳間無音検出では無音の先行音と後90続音を中心周波数700Hzの1/2オクターブ帯域80雑音とし、先行音を左耳、後続音を右耳に呈示した。図3に無音検出閾値と識別境界VOT値の平均を示す。両耳間無音検出閾値と識別境
界VOT値は先行研究

1），3）の値に近いが、周波数間無音検出閾値は先行研究のそれよりも小さい。各値間の相関を取ったところ、いずれも有意ではなかった。刺激や実験手続きを変えて次の実験を準備中である。
また並行して、/ba /-/pa /音声刺激を子音部と母音部に分け、それぞれを左右別の耳に呈示/pa /反応率(%)

700、1400、2800Hzの1/2オクターブ帯域雑音

単耳呈示
分離呈示

70605040302010019304152637485

VOT(msec)

する音声識別実験を行っている。両耳間無音検図４ 日本語母語者６名の音声単耳呈示と左右出では無音閾値が長くなることを利用し、左右耳分離呈示での/pa /平均反応率別々の耳に呈示することにより知覚的なVOTが短くなり識別境界もそれに伴って移動すると考えたのである。その途中結果を図4に示す。

但し、この実験では分離呈示した子音部あるい

我々の予想通り、左右別々の耳に呈示した場合は母音部だけでも/ba /もしくは/pa /と聴こえに識別境界（50%反応率点）が長くなっている。

ていた可能性があり、現在はそれを修正した実

8

SOUND験を準備中である。
まだまだ研究途上ではあるが、これまでの研究では先行研究にはない新たな知見も得られており、我々は無音の役割の解明という最終目標に向けて実験と考察を繰り返している。

謝辞

本研究に対して研究助成を賜りました、一般

resolution in speech perception. Journalof the American Academy of Audiology ,10, 343 − 354.
２）Phillips, D. P., Hall, S. E., Harrington, I. A.,& Taylor, T. L.（1998).“Central”auditory gap detection：A spatial case. Jour-nal of Acoustical Society of America , 103,
2064 − 2068.

財団法人カワイサウンド技術・音楽振興財団に

３）Ela ngo va n, S., & St ua r t , A .（2008) .

心より感謝申し上げます。また音声刺激を提供

Natural boundaries in gap detection are

して頂いたAlex Brandmeyer 氏、そして貞方

related to categorical perception of stop

マキ子氏にこの場を借りてお礼申し上げます。

consonants. Ear & Hearing , 29, 761 − 774.

参考文献
１）Phillips, D. P.（1999). Auditory gap detection, perceptual channels, and temporal４）Brandmeyer, A., Desain, P. W. M., &McQueen, J. M.（2012). Effects of native
language on perceptual sensitivity to phonetic cues. Neuroreport , 23, 653 − 657.

9