# 発声

音声学における**発声**（はっせい、英: phonation）は、声帯が肺からの気流を振動させ音波を発生させる作用である。

喉頭には粘膜で覆われ内部に筋組織を持つ両側に存在する1対の声帯と呼ばれる襞（ひだ）がある。声帯は内喉頭筋などの働きで、内転、外転をさせることができ、声帯の後部は左右1対の披裂軟骨に接続する。両側の声帯間の間隙を声門という。音声学における発声のタイプは、発声時の声門の状態に関連して分類される。

## 仕組み

ヒトの声道
1. 鼻腔、2．口腔、3．硬口蓋、4. 軟口蓋、5. 歯、6. 口蓋垂（のどちんこ）、7．唇、8. 咽頭、9. 舌尖、10. 喉頭蓋、11．舌端、12. 声帯、13．前舌面、14. 声門、15．後舌面、16. 気管、17. 喉頭
肺から押し出される空気が声道を通過する際、普段は開いている声帯が狭まることにより、通過する空気が振動され、「三角間隙鋸歯状波」というブザーのような「声帯の基本振動音」になる。この時点での音は声と認識できるものではない。声道（口腔・鼻腔）を変化させ共鳴音を作り出し（調音）てこの原音の音色を変化させ、口や鼻から放射させることにより声となる。

声帯（非発声時）
発声中の声帯開閉を繰り返す声門について、1周期に含まれる声門開放期の割合は *open quotient* (Oq) と定義される。

### 喉頭原音

発声時、呼気流と声帯振動の相互作用により生じる音波を**喉頭原音**（こうとうげんおん、英: glottal sound）という。喉頭原音は直接計測できないが、喉頭原音の波形モデルがさまざま存在する。

声門の広さは声帯の振動により拡縮を繰り返すため、声門を通過する気流の体積は時間変化する。この気流の体積速度を**声門体積速度**（英: glottal volume velocity）という。この声門体積速度はのこぎり波に類似した変化を示す。喉頭原音が声門体積速度に比例している場合、喉頭原音は時間領域でのこぎり波状、すなわち周波数領域で倍音構造になる。

## 習得

新生児は生まれてすぐに音を発生させる（泣く）ことは出来るが、言葉として発声出来るようになるには身体的な声道の発達とともに、聴覚や知能の発達とそれに伴う発声技術の習得が必要となる。新生児は1歳頃までは泣き・笑い・叫びなどの反射的発声に始まり、赤ちゃん言葉である喃語（なんご）の発声に留まる。この期間は「前言語期（pre-verbal period）」と呼ばれる。この前言語期における発達過程は完全には解明されておらず、研究者により異なった分析・分類がされている。代表的な分類にはOller DKやStark REのものがある。

### 習得過程の分類例

Stark REによる分類 1980年 （他の研究者は異なった定義で異なった時期に分類している）

* 0-1か月 反射的発声
* 1-3か月 『クーイング期』と呼ばれる時期で、機嫌が良い時には喉の奥をクーと鳴らすような独特の発声と笑い
* 4-8か月 声遊び期、離乳期にもあたり、咽頭部が発達して空間が広くなってきて、喉で音を共鳴させて出すことができるようになり、舌や唇の動きも発達する。この時期に規準の音の発声を習得する。
* 8-10か月 反復する音「マ・マ、ダ・ダ、カ・カなど」
* 10-12か月 単語『有意味語』の発声が始まる

## 種類

発声は声帯振動の有無により以下の2種類に分類される。

* 有声音: 声帯同士が接近し声門を狭まり、呼気により励起された声帯が周期的に振動して発される音
* 無声音: 声帯同士が開き声門が広がり、呼気がそのまま通過して乱流雑音のみが発される音

また声帯振動の様式により次のようにも区分される（声区）。上の区分ほど息が漏れ（閉鎖が短い/無い、Oq 大）、下ほど閉鎖が長くなる。

表. 声区と開閉様式| 名称 | 英名 | 声門（×:閉鎖, △:開閉, ○: 開放） |
| --- | --- | --- |
| 声帯声門 | 軟骨声門 |
| ささやき声 | whispering | × | ○ |
| 息もれ声 | breathy voice/falsetto | △ | ○ |
| 地声 | modal voice | △ | △ |
| きしみ声 | creaky voice/vocal fry | △ | × |

発声の違いは声門開閉の違いであるため、声門体積速度も発声方法ごとに異なる。そのため音波に含まれる倍音成分に影響を与え、結果として声の音色に影響を及ぼす。息もれ声（ファルセット）では声門の一部が開放されたままになり、有声音と無声音が同時に発声される。

## モデル

音声分析・音声合成において、発声は様々な形でモデル化される。声門体積速度 WIKINIUM\_MATH\_PH\_0 あるいはその微分波形をモデル化する場合が多い。

### 単位インパルス列

単位インパルス列モデルは時間領域のデルタ関数列で表現された調波構造による音源モデルである。音源が調波構造 (harmonics) をもち全倍音成分が同じ振幅を持つものとしてモデル化されている（∞次までの和がインパルス列、下図参考）。

線形予測符号（LPC）をはじめとしたソース・フィルタモデルでよく利用される。線形フィルタはインパルス応答で表現できるため、単位インパルス励起を採用すれば時間領域のピッチ同期インパルス応答重畳で音声を生成できる。なお、声門体積流の波形に由来する調波構造は単位インパルスで表現されず、声道特性とともにフィルタとして表現される。

倍音の重ね合わせ (基音のみ → 1~70倍音)
### Rosenbergモデル

**Rosenbergモデル**は声門体積流の時間波形モデルである。 Oq で特徴づけられる3次の多項式およびゼロで構成され、基本周波数で正規化された時刻 WIKINIUM\_MATH\_PH\_2 を用いて次の式で表される。

 WIKINIUM\_MATH\_PH\_4

開大開始時は連続で閉鎖時には不連続性をもつ。流量が最大になるのは WIKINIUM\_MATH\_PH\_6 となる。逆フィルタで推定された声門音源によくフィットする関数として提唱された。

### Lijencrants-Fantモデル

**Lijencrants-Fantモデル**（LF-model）は4つのパラメータを用いた微分声門体積流 WIKINIUM\_MATH\_PH\_8 のモデルである。F-modelの派生型である。

### Rosenberg-Klattモデル

**Rosenberg-Klattモデル**（RK model）は多項式による微分声門体積流 WIKINIUM\_MATH\_PH\_10 のモデルである。**KLGLOTT88** とも。

RKモデルはRosenbergモデルにローパスフィルタを直列に繋いだ音源モデルである。このローパスフィルタによりスペクトル傾斜を制御可能にしており、気息性の音源を表現できる。

RKモデルは以下の4パラメータにより制御される：

* 基本周波数
* 声門波形の振幅
* 声帯開閉率 (Oq)
* スペクトル傾斜

なお、RKモデル（特に KLGLOTT88 と呼ぶ場合）には気息性ノイズ生成器を含める場合がある（詳細は原論文）。

## 音源

声の音源は「声帯音源」「乱流音源」「破裂音源」に分類される。

* 「声帯音源」 声帯通過時におこるブザーのような基本振動音（層流）
* 「乱流音源」 層流が歯茎・舌・口唇・歯などにより作られる空間を通過する際に乱流となる。
* 「破裂音源」 口唇や舌などで流れを止めた後に放出することにより破裂的な音となる。

### 破裂音源

→「破裂音」も参照
**破裂音源**（はれつおんげん）は気流を堰き止める声道の閉鎖が破裂的に開放されることで生まれる音源である。

声道を閉鎖しそこに気流が流入すると内圧が高まる。この閉鎖を急速に開放すると破裂的に空気が流れ、音圧がステップ状に変化し一過性の雑音が発生する（詳細は 破裂音#調音）。これが破裂音源である。破裂音源は音圧変化がステップ状かつ一過性であるため、-6 [dB/oct.] の傾斜をもつ雑音（≒ レッドノイズ）が短時間発生することになる。

* 藤崎, 博也 (1987). “1. 音声処理技術総論”. *テレビジョン学会誌*. **41** (8): 698–706.
* Klatt, Dennis H.; Klatt, Laura C. (1990). “Analysis, synthesis, and perception of voice quality variations among female and male talkers”. *The Journal of the Acoustical Society of America*. **87** (2): 820–857. doi:10.1121/1.398894.

* 発声法
* 発音
* 気流 - **発声** - 調音（調音部位 | 調音方法）
* 発声器官
	+ 電気式人工咽頭
	+ 声帯を失った人の発声として、気管に挿入したシャントチューブを使ったシャント発声、げっぷを出す要領での食道発声がある。
* 悲鳴
* 唸り
* 発声筋
* 声楽
* 嗄声(声がれ、声のかすれ)

**子音**

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|

**肺臓気流**|  | 両唇 | 唇歯 | 歯 | 歯茎 | 後部歯茎 | そり舌 | 硬口蓋 | 軟口蓋 | 口蓋垂 | 咽頭 | 声門 |
| 破裂 | p | b | (p̪) | (b̪) | (t̪) | (d̪) | t | d |  |  | ʈ | ɖ | c | ɟ | k | ɡ | q | ɢ | ( ʡˤ) |  | ʔ |  |
| 鼻 | (m̥) | m | (ɱ̊) | ɱ | (n̪̊) | (n̪) | (n̥) | n |  |  |  | ɳ |  | ɲ |  | ŋ |  | ɴ |  |  |
| ふるえ | (ʙ̥) | ʙ |  |  |  |  | (r̥) | r |  |  |  |  |  |  |  |  | ʀ |  |  |
| はじき |  | (ⱱ̟) |  | ⱱ |  |  |  | ɾ |  |  |  | ɽ |  | (ɟ̆) |  |  | (ɢ̆) |  | (ʡ̆) |  |
| 摩擦 | ɸ | β | f | v | θ | ð | s | z | ʃ | ʒ | ʂ | ʐ | ç | ʝ | x | ɣ | χ | ʁ | ħ | ʕ | h | ɦ |
| 側面摩擦 |  |  |  |  | ɬ | ɮ |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |
| 接近 |  | (β̞) | (ʋ̥) | ʋ |  |  | (ɹ̥) | ɹ |  |  |  | ɻ |  | j |  | ɰ |  |  |  |  |  |
| 側面接近 |  |  |  |  | (l̥) | l |  |  |  | ɭ |  | ʎ |  | ʟ |  |  |  |  |

 |  |

**非肺臓気流 表
* 話
* 編
* 歴
| 吸着 | ʘ | ǀ | ǃ | 𝼊 | ǂ | ǁ | (ʞ) |
| 入破 | ɓ | ɗ̪ | ɗ | (ᶑ) | ʄ | ɠ | ʛ |
| 放出 | pʼ | (t̪ʼ) | tʼ | ʈʼ | cʼ | kʼ | (qʼ) | sʼ |

**その他**| 同時調音 | ʍ | w | ɥ | ɕ | ʑ | ɧ |
| (k͡p) | (ɡ͡b) | (ŋ͡m) |

|  |  |  |  |
| --- | --- | --- | --- |
| 喉頭蓋音 | ʜ | ʢ | ʡ |

|  |  |  |  |  |  |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 舌唇音 | (t̼) | (d̼) | (n̼) | (θ̼) | (ð̼) |

|  |  |  |  |
| --- | --- | --- | --- |
| その他側面音 | ɺ | (ɭ̆) | (ɫ) |

 |
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|  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 破擦音 | p͡ɸ | b͡β | p̪͡f | b̪͡v | t͡θ | d͡ð | t͡s | d͡z | t͡ʃ | d͡ʒ | ʈ͡ʂ | ɖ͡ʐ | t͡ɕ | d͡ʑ | c͡ç | ɟ͡ʝ | k͡x | ɡ͡ɣ | q͡χ | ɢ͡ʁ | t͡ɬ | d͡ɮ | ʔ͡h |  |

 |
| 記号が二つ並んでいるものは、左が無声音、右が有声音。網掛けは調音が不可能と考えられる部分。 丸括弧内はIPA子音表（2005年改訂版）に記載されていないもの。
 |

国際音声記号 - 子音 * 表
* 話
* 編
* 歴