人文社会系研究科基礎文化研究専攻言語学専門分野

音響音声学(Topics in Acoustic Phonetics)

峯松 信明
工学系研究科電気系工学専攻

告 知 〜音響音声学の社会貢献〜
東京大学五月祭にて研究室公開を行ないます。
大学院入試説明会＠5/19（金）東京大学五月祭＠5/20, 21（土, 日）
このうち，5/19, 5/21 で研究室公開を行なう予定です。
5/19（金）恐らく15時〜17時
5/21（日）恐らく10時〜16時

デモンストレーション例
日本語韻律読み上げチュータ
英語シャドーイング自動評価
世界諸英語の発音自動分類
英語聴解能力向上のため音声変形
音声からの調音運動推定
音声からの女声度推定
音声からの顔形状推定

峯松・齋藤研究室

東大本郷キャンパス工学部2号館10階

音声の音響分析の「いろは」〜初めて音声波形を見る方へ：拡張版〜

峯松 信明＠東大
日本音声学会音声学普及委員会

まずは調音音声学から
言語音声の分類：母音＋子音
母音＝肺からの呼気流が妨害を受けずに発せられる言語音
子音＝何らかの妨害を受けつつ発せられる言語音母音の生成と分類：どうすれば「あ」は「い」になる？

あ下
口の開き方（＝舌の高さ）
舌の前後位置
唇の丸めの有無いう

前後（提供：ATR人間情報科学研究所）

口の構え

日本語とアメリカ英語の母音図
あ＝下，い＝前，う＝後
Back５birdboughtbetw

あBackbootputbit

LoLow

Miえ

beatd

おCentral

Mi

うdhgi
H

いFronthCentral

Hig

Front

butbatpot

２倍＋１ちなみに，スウェーデン語
Backbirdboughtbetw

w

MiLo

あ

Backbootputbit

LoおえbeatddうCentralMi

いFronthCentralHig

FronthHig

あ＝下，い＝前，う＝後

batbutpot

まずは調音音声学から
言語音声の分類：母音＋子音
母音＝肺からの呼気流が妨害を受けずに発せられる言語音
子音＝何らかの妨害を受けつつ発せられる言語音

子音の生成と分類：どこで，どのように妨害する？
どこで＝調音位置，どのように＝調音様式

調音位置

調音
様式

表示が対になっているものは，（無声，有声）の対となっている。
生成が困難な調音位置，調音様式の組み合わせとなっている場合は網かけしている。

IPAが定める基本母音
音声学の分類
調音音声学／音響音声学／聴覚音声学
一般音声学／各言語の音声学（日本語音声学，米語音声学）
言語非依存に音声現象を記述する

基本母音（cardinal vowels）
一般音声学が考える基本的な母音ある言語の母音ではない。理論的（人工的）に定義される母音
舌の高低／舌の前後／唇の円唇性，の三要素により規定
各言語／方言の母音を検討する際の，基準・参照用となる母音

第一基本母音と第二基本母音
Primary cardinal vowels & Secondary cardinal vowels

IPAが定める基本母音
第一次基本母音と第二次基本母音
front & high と back & low を等分割
円唇性を考慮して第一次と第二次へ
正直，幾つかはかなり発音し難い？

（出展：牧野「日本人のための英語音声学レッスン」大修館書店）

Daniel Jonesʼ productions
YouTube より
The Cardinal Vowels with Daniel Jones
http://www.youtube.com/watch?v=6UIAe4p2I74

1,917,18

16,815,72,103,114,1214,65,13母音図に対するとある考察
母音図はどこまで「正確」なのか？
本来は声道（声の通り道）の隙間の形状が母音の音色を決定「舌の一番上の点」だけで，隙間形状は表現できるのか？

英語母音図の比較（by 五十嵐康男）
その実際の姿はどうなっているのか？
http://www.seijo.ac.jp/graduate/gslit/orig/journal/english/
pdf/seng-37-01.pdf
FrontCentralhHig

beatBackbootputbitMidbirdboughtw
Lobetbatbutpot母音の違いと話者の違い「母音の違い」も「話者の違い」も共振周波数の違い
日本語５母音の第一・第二フォルマント周波数

tnorFhgiH

いdiMLえうお

あlartneC
kcaB

woF1/F2-based vowel chart
F1/F2 と母音の対応
http://www.ncvs.org/ncvs/tutorials/voiceprod/tutorial/
ﬁlter.html

F1/F2-based vowel chart
F1/F2 と母音の対応
http://www.ling.upenn.edu/courses/cogs501/
REVIEWS
Hillenbrand.html
Box 2 | Why is speech categorization difficult?
3,400ii

Second formant (Hz)

2,600

2,200

1,800

1,400

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600
300

450

600

750

900

1,050

1,200

First formant (Hz)Phonemic categories are composed of finite sets of phonetic units. Phonetic units aredifficult to define physically because every utterance, even of the same phonetic unit, isacoustically distinct. Different talkers, rates of speech and contexts all contribute to theF1/F2-based vowel chart
F1/F2 と母音の対応
http://www.ling.upenn.edu/courses/cogs501/
REVIEWS
Hillenbrand.html
Box 2 | Why is speech categorization difficult?
3,400ii

Second formant (Hz)

2,600

2,200

1,800

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First formant (Hz)Phonemic categories are composed of finite sets of phonetic units. Phonetic units are
difficult to define physically because every utterance, even of the same phonetic unit, isacoustically distinct. Different talkers, rates of speech and contexts all contribute to the刺激そのものを知覚しているのではない？
音声（母音）の知覚ってこれと似ている？
http://wx4.sinaimg.cn/
mw690/8245bf01ly1ﬀ9a6aqx7sg20dw09rdp4.gif

F1/F2-based vowel chart
方言による母音分布の違い
Atlas of North American English
声道長を正規化（17cm）にしてプロット
I Williamsport, PAE

UQA

ç

Chicago, ILAnn Arbor, MIRochester, NY

声帯音源＋声道 ＝ ブザー＋管（提供：ATR人間情報科学研究所）

声帯音源＋声道 ＝ ブザー＋管（提供：ATR人間情報科学研究所）

音声波形とスペクトル（2/3）
ブザー（パルス列）→管→「あ〜」＝エネルギー配分に偏りが生じる
この様子が管形状によって異なるエネルギーの局所的集中＝共鳴

音源波形ってどんな形？
声帯が震えることで生じるブザーのような音===音声波形とスペクトル（2/3）
ブザー（パルス列）→管→「あ〜」＝エネルギー配分に偏りが生じる
この様子が管形状によって異なるエネルギーの局所的集中＝共鳴本当の音声生成
実は「フラットな分布 → デコボコの分布」ではない（出展：R. D. Kent「The Acoustic Analysis of Speech」Singular Pub Grou

本当の音源波形測定された音源波形

音源波形を記述する各種パラメータ
http://www.ncvs.org/ncvs/
tutorials/voiceprod/tutorial/
graphing.html

何故ウソをつくのか？
ウソ・・・ではない。
少しばかし数式を恒等的にいじっただけ。
→（出展：R. D. Kent「The Acoustic Analysis of Speech」Singular Pub Grou

何故ウソをつくのか？
ウソ・・・ではない。
少しばかし数式を恒等的にいじっただけ。
→（出展：R. D. Kent「The Acoustic Analysis of Speech」Singular Pub Grou

音声波形とスペクトル（2/3）
ブザー（パルス列）→管→「あ〜」共振・共鳴現象と定常波・定在波
進行波と後退波（反射波）が重なると・・・
http://www.ne.jp/asahi/tokyo/nkgw/gakusyu/
gakusyuu.html

波形を分解する!!
基本音とその倍音の足合わせ
波＝基本音＋２倍音＋３倍音＋・
n倍音：n倍の周波数のサイン波形
周波数：振動回数／秒 [Hz]T

基本音

波＝これらを適切な強さにして足T 秒間に 1 回振動
1 秒間 1/T 回振動しあわせた結果
どの周波数のサイン波は強く，どの周波数のサイン波は弱いのか？
横軸を周波数，縦軸を強度としてグラフを書く → スペクトル
通知表だってスペクトル !?
1/T [Hz]
8/T [Hz]

飛び飛びの場所で値を持つ

２倍音

T 秒間に 2 回振動
1 秒間に 2/T 回振動

３倍音

T 秒間に 3 回振動
1 秒間に 3/T 回振動

４倍音

T 秒間に 4 回振動
1 秒間に 4/T 回振動高校で物理を習った人へ
母音は波，でも，ちょっと特殊な波

定常波
共振周波数
c
Fn = (2n + 1)
4l

ビデオ教材
定常波の秘密（日本語版）
監修：大槻義彦（早稲田大学理工学部教授）
小牧研一郎（東京大学大学院総合文化研究科教授）
丸善出版株式会社
素晴らしいサイエンスの世界（15）定常波とは、上下に振動するだけで波形が進行しない波、つまりエネルギーを運ばない波です。楽器の奏でる音色は、全て定常波によるものなのです。また、定常波は形のあるものならどんなものにも発生する現象です。定常波とはどういうものか、楽器（グラドニー図形）やビルの模型、さらには不思議な「漢代魚洗鍋」の実験などを通して具体的に解説します。原子中の電子波動の定常波にもふれます。
http://pub.maruzen.co.jp/videosoft/shop/1122870.html

ビデオ教材

高校で物理を習った人へ
母音は波，でも，ちょっと特殊な波

定常波
フォルマント
共振周波数cFn = (2n + 1)
4l

エネルギーの局所的集中＝共鳴管の形状が共鳴の様子を決める
音声の共振（共鳴）周波数を求めて＝フォルマント周波数

c
fn =
n2l1



A2
cc
fn =n f=2⇡ A1 l1 l2
2l2

1/2

（出典：中川他「音声・聴覚と神経回路網モデル」オーム社）

告 知 〜音響音声学の社会貢献〜
東京大学五月祭にて研究室公開を行ないます。
大学院入試説明会＠5/19（金）東京大学五月祭＠5/20, 21（土, 日）
このうち，5/19, 5/21 で研究室公開を行なう予定です。
5/19（金）恐らく15時〜17時
5/21（日）恐らく10時〜16時

デモンストレーション例
日本語韻律読み上げチュータ
英語シャドーイング自動評価
世界諸英語の発音自動分類
英語聴解能力向上のため音声変形
音声からの調音運動推定
音声からの女声度推定
音声からの顔形状推定

峯松・齋藤研究室

東大本郷キャンパス工学部2号館10階