2-Q-41

1. 概要

避難呼びかけ音声の持つ緊急性の分析と音声合成への適用の検討

呼びかけ音声の重要性と研究課題

避難呼びかけ音声の先行研究• 災害時は早期の避難行動が重要• 事例研究 [1] から，避難行動喚起には• 緊急性の高い音声は避難行動を促す[2]• F0，話速と緊急性の印象との避難呼びかけの有意性が示唆• 呼びかけ効果を高めるには伝達媒体の1つ• 屋外の行政防災無線や合成音声の3. 実験的評価

活用に関連し，音声のピッチ加工は「信頼性」と「聞き取りやすさ」は呼びかけ音声としてのふさわしさの指標◆2* 有意差なし ** 有意傾向あり→ F0-話速操作(F0，話速を操作)した音声

1

信頼性 聞き取りやすさ 緊急性の緊急性が最も高い

1. 音声にある緊急性の要因について，緊急性の異なる音声群を比較利用する音声

2. 音声群間の音響特徴量差を利用し，音声の緊急性を操作• NHKの同一アナウンサーによる読み上げ音声を収集

3. 他話者音声にて学習済みのニューラルTTSへ緊急性操作機能を付与音声群

音声の特徴• 訓練を受けた同一話者による緊急性が低く，災害と無関係の内容を発話している平静音声

加工対象音声

災害情報を提供し，必要に応じ緊急時音声て行動するよう (例えば，備えや警戒) 呼びかける平静音声
緊急性が高く，災害を避けるた

緊急性の異なる音声の評価実験

めの即座な行動を求める音声→ 緊急性に影響する音響特徴量の検討• 音声のF0，話速を操作し，音声の緊急性

内容の緊急性

平静時音声

平静

平静

加工対象音声平静

緊急→ 緊急性付与の変換規則を検討

緊急時音声

緊急

緊急

音声群間のF0平均，モーラ時間長平均を特徴量の特徴量x1.2 倍

用いた平均値の等化操作

災害とは無関係なニュースを伝える読み上げ音声．32個（7分52秒）

加工対象音
声
緊急時音声

台風情報と留意すべき点を伝えるニュースの読み上げ音声．13個（1分57秒）• アナウンサーと同性の別話者音声で学

5

津波警報の発令と，即時避難を求める臨時ニュースの音声，97個（5分9秒）

習した，学習済みニューラルTTSにF0-

4

話速操作を実装 (話速は1.25倍固定)

3

平静時音声
加工対象音声• 異なる緊急性の要素を持つ3音声群を評価• 要素の違いから緊急性認知はどのように変化？

4

緊急時音声のF0累積分布関数を用いて操作前音声
操作対象

操作後音声

ヒスト

→ 操作手法によらず，緊急性が向上

信頼性 聞き取りやすさ 緊急性実験2-1: F0，話速それぞれの話速（モーラ時間長）
音声群

平均(s)

平静時音声群緊急時音声群

分散

歪度

尖度

0.119

3.084E-03 1.710

0.119

0.106

1.940E-03 0.627

1.011

F0
音声群

平均(Hz)

分散

歪度

尖度

加工対象音声のF0，話速を操作

平静時音声群

128.691207.56

0.245-0.842

緊急時音声群

189.591572.80 -0.271-0.337

特徴量倍率1.47※

操作対象特徴量のヒスト標本※平均シフト倍率：F0 は，表の音声群間倍率 (1.47倍)，

3322Variance Adapter

Pitch Predictor

Decoder

Pitch Processor

F0操作と話速操作は緊急性の付与に有効 [実験2-1]
2. F0-話速操作が，緊急性付与において最も有効 [実験2-2]
[実験3]

今後の展望
• 学習済みニューラルTTSでの操作手法改善• 行動評価等に踏み込んだ実験デザインの検討[1] 柿本 竜治，吉田 護, “状況認識を考慮した令和2年7月豪雨時の避難行動意思決定モデルの推定,” 土木学会論文集 D3（土木計画学）, vol. 78, no. 2, pp. 45‒57, 2022.
[2] 小林 まおり，赤木 正人, “避難呼びかけ音声の心理的評価”, 日本音響学会誌, vol. 74, no. 12, pp. 633‒640, 2018.

Duration Processor
LREncoder*Phoneme Embedding*

Duration Predictor

1. 緊急性の異なる音声群間には，音声特徴量の差があり，参考文献

44

文 (音素に変換し入力)

4. まとめ1.125倍速5*中間表現としての韻律特徴量を利用して操作

5

無操作
1.25倍速Variance Adapter*・ FastSpeech2 [5] がもつ

無操作
F0平均シフトF0ヒストグラム等化*• 変換規則を学習済みニューラルTTSに適用

信頼性 聞き取りやすさ 緊急性

3. 学習済みニューラルTTSに対しても，同手法での操作は有効• 特徴量差をもとに，緊急性が低い緊急性の高い音声群から構成した「地震が発生しました」* 有意差なし
1

1

話速は先行研究 [3] を参考に設定（1.125倍，1.25倍）

学習済みニューラルTTSに対する緊急性操作2* 有意差なし→ 緊急時音声は緊急性が高く，加工対象音声と→ 各操作による緊急性の向上が示唆

グラム

ニューラルTTSにも有効？

2すると，緊急性はどのように変化？

等化

特徴量の• 緊急性の操作は，学習済み

3

音響特徴量差がある

時間

緊急時音声

5

避難呼びかけ音声としての適性の評価• 緊急性の異なる音声群間には• ② ヒストグラム等化(F0のみ)：
操作前音声のF0分布を操作

平静時音声

操作による緊急性への影響差異
操作対象

無操作
F0平均シフト(1.20倍)
F0平均シフト(1.47倍)
F0ヒストグラム等化

対する緊急性操作の適用

平静時音声は相対的に低いことが示唆
音声群

各種統計量の計算による分析• ① 平均シフト：

実験3: 学習済みニューラルTTSに収集した音声*

平静時音声，加工対象音声，緊急時音声

音声群

実験1: 各群音声における平静時音声• 3群の音声を準備(ヒスト等化，1.25倍)を適用*

緊急性に寄与する音声特徴量の解明

F0，話速操作は実験2での最良手法*

方法論
2. 方法論* **• 効果的な呼びかけ音声，および音声合成は実現可能か?

3

音声のうち，どの操作が最良？

* **5段階MOS評価による聴取実験• F0操作，話速操作，両操作を行った- X)

本研究の目的4(• 先行研究[3, 6]をもとに「信頼性」「聞き取りやすさ」「緊急性」を評価

F0操作
F0-話速操作

5

操作による緊急性への影響差異

評価手法

可聴性に影響なし[4]

無操作
話速操作

実験2-2: F0，話速を組合せた

** *
**

「避難呼びかけ音声」の適切な設計も有効関連性が示唆[3]☆ 原田 そら (木更津高専)，中田 亘 (東大・工)，高道 慎之介，齋藤 佑樹 (東大院・情報理工)，齋藤 康之 (木更津高専)，猿渡 洋 (東大院・情報理工)[3] Ofuji Kenta and Ogasawara Naomi, “Verbal disaster warnings and perceived intelligibility, reliability, and urgency: The* 有意差なし

11e ects of voice gender, fundamental frequency, and speaking rate,” Acoustical Science and Technology, vol. 39, no. 2,* 有意差なし
信頼性 聞き取りやすさ 緊急性

信頼性 聞き取りやすさ 緊急性

pp. 56‒65, 2018.
[4] 伊藤 憲三，田村 幸子, “防災行政無線に音声合成を用いるための最適制御法に関する検討,” 岩手県立大学地域政策研究センター
地域協働研究研究成果報告集 1【平成24 年度教員提案型/地域提案型・前期】, pp. 32‒33, 2013.
[5] Yi Ren et al., “Fastspeech 2: Fast and high-quality end-to-end text to speech,” vol. arXiv 2006.04558, 2020.

Hi-Fi GAN

緊急性の高い音声

Energy Predictor

FastSpeech2 / Vocoder

F0操作: 操作により緊急性が向上

話速操作: 倍速に応じて緊急性向上

手法間による有意差なし

1.125倍…緊急性とふさわしさが両立

ただし，先行研究[7]では類似実験で有意差あり

1.25 倍…緊急性が最も改善[6] 坂本 湧暉, “避難誘導音声における緊迫感の操作を行うための音響特徴に関する研究,” 北陸先端科学技術大学院大学 2020年度
修士論文, 2021.
[7] 小林 まおり 他, “音声の緊迫感に影響する音響特徴の検討,” 信学技報, vol. 118, no. 149, pp. 79‒84, 2018.

特徴量加工 (F0, 話速)ff

Saruwatari-Koyama Lab., The University of Tokyo

ASJ2022 Autumn @ Hokkaido, Japan

Sora HARADA, 2022/09/15