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1 EARMA(ultaeous Estato of Autoregressve ad Movg-average Paraeters 法と音声規則合成 森川博由 ( 福井大学工学研究科

2 大学院修士課程時代 (97~973 学会講演 ( 森川博由 橋本清 統計的検定法を用いた有声 無声の弁別法 日本音響学会春季研究発表会講演論文集 ( (2 森川博由 橋本清 状態空間法による適応形音声分析系 日本音響学会秋季研究発表会講演論文集 ( (3 森川博由 付加雑音に汚染された不規則信号に対する自己成長を持つ多類別機械 電子通信学会全国大会論文集 3 ( (4 森川博由 最小二乗法を用いた極及び零点を含む音声分析 日本音響学会秋季研究発表会講演論文集 -3-4 ( (5 森川博由 音声合成用ディジタルフィルタの分析と合成 日本音響学会秋季研究発表会講演論文集 -3-5 ( 研究会資料 ( 森川博由 カルマンフィルタによる教師なしの適応パターン認識系 電子通信学会オートマトン インホメーション理論研究会資料 A7-7 IT-02 ( (2 森川博由 橋本清 状態空間法による適応形音声分析系 日本音響学会音声研究会資料 (973-2.

3 音声研究会日時 : 昭和 48 年 2 月 6 日状態空間法に適応形音声分析系結論 : シミュレーションによる実験の結果 最適次数 ( 極の数 は無声音で 2-6 有声音で 0-5 であった 参考板倉文忠 斉藤収三 統計的手法による音声スペクトル密度とホルマン周波数の推定 信学論 (A 970 H.Aae A ew loo at the statstcal odel detfcato IEEE Tras. vol.ac-9 974

4 G(z e 声帯音源特性 u V(z 声道特性 L(z 放射特性 s 図 音声生成過程の線形モデル u (z 声道特性 等価回路 s Q 声道パラメータ 図 2 簡略化した音声生成過程の線形モデル

5 音声分析において解決すべき課題 観測区間の影響 (AR MA パラメータの同時推定法による音声分析電子通信学会論文誌 Vol. 6-A (2EARMA 法による音声分析における観測区間の適応的制御日本音響学会誌 39 巻 モデルの次数の影響 (Adaptve aalyss of speech based o a pole-zero represetato IEEE Tras. Vol. AP (2Adaptve estato of te-varyg odel order the ARMA speech Aalyss IEEE Tras. Vol. AP 付加雑音の影響 ( 雑音環境下における音声のスペクトル推定電子通信学会論文誌 Vol.J65-A (2pectral estato of speech corrupted by colored ose Trateet du gal Vol (3ose reducto of speech sgal by adaptve Kala flterg Autoatque-Productque Iforatque Idustrelle Vol

6 s + α s + + α s = u + β u + + β u ARMA モデル EARMA 法の主な特徴 (ARMA パラメータの次数とそれらの値を同時に推定することができる (2 事前に観測区間を設定することなしに パラメータの収束判定により 声道伝達関数の時間的変化に追従した適応的分析を行うことができる (3 次数推定に事前確率の概念と損失関数を導入することにより フレーム相互間での次数の相関を考慮した適応的 連続的次数の推定が可能となる

7 (AR MA パラメータの同時推定法による音声分析 信学論 (A Vol. 6-A 評価関数 ( 最小 2 乗法による ARMA パラメータの推定法 評価関数を最小にする φ の推定値は次の関係式で得られる ここでである ( φ I ( = + = T P s I 0 2 φ 0 φ φ φ ( φ I φ ( T r s K φ φ φ + = + + ( + = T P P K ( + = T P P P P P [ ] = T u u s s T s u φ = [ ] β β α α φ T =

8 音声生成過程のダイナミックス + Ψ = ν φ φ ( 非定常信号に対する ARMA パラメータの推定法 が式のダイナミックスを持つ時 の最小 2 乗推定は φ φ ( = T M M K λ T R Q P M + Ψ = Ψ ] ( [ = T T M M M M P λ λ w p u u u + = で与えられる (EARMA 法による音声分析における観測区間の適応的制御音響学会誌 39 巻 ( T s K φ φ φ Ψ + Ψ = + +

9 [ 命題 ] の出力時点は J φ = φ φ 2 が サンプル以上連続して閾値 θ 以下となる時点とする [ 定理 ] 命題 のアルゴリズムを適用することにより の推定誤差の共分散行列 Σに対し 観測区間の終端 において次の不等式が成立する φ ( 2 ξ T 2 Γ Γ K θ ax ξ P P ただし ax は + の固有値のうちの最大値 Γ は である ξ P + (EARMA 法による音声分析における観測区間の適応的制御音響学会誌 39 巻

10 Fg.3. Effect of the varace of 0 o the covergece of estated pole frequeces for sythetc vowel // wth pulse exctato. I deotes ut atrx. P P0 Fg.4. Effect of the varace of o the covergece of estated pole frequeces for sythetc vowel // wth ose exctato. I deotes ut atrx. (Adaptve aalyss of speech based o a pole-zero represetato IEEE Tras. Vol. AP

11 (EARMA 法による音声分析における観測区間の適応的制御 音響学会誌 39 巻

12 (Adaptve aalyss of speech based o a pole-zero represetato IEEE Tras. Vol. AP Fg.2. cheatc llustrato for deterato of ed of aalyss terval the EARMA algorth. θ deotes the threshold for covergece of estato. Fg.4. Illustrato of (a sulated glottal wavefor (b wavefor of trasto fro /a/ to // ad (c J ad E p( obtaed by the geeralzed EARMA ethod.

13 Fg.2. Illustrato of the locato ad the legth of the aalyss terval. (Adaptve estato of te-varyg odel order the ARMA speech Aalyss IEEE Tras. Vol. AP

14 ( 森川 R( = 0log 0 b r (Aae 974 AIC( = logr + 2( + (Rssae 978 r MDL( = log + ( + ( Haa ad Qu 97 9 (Dula ad Krshaah 988 r log HQ( = log + ( + c log log AM ( = logr + ( + g( (Adaptve estato of te-varyg odel order the ARMA speech Aalyss IEEE Tras. Vol. AP

15 Fg.. RR versus order of AR odel for sythetc asal cosoat // by a ARMA odel (=8=4 wth pulse exctato. Fg.2. RR versus of MA schee of ARMA odel (=8 for sythetc asal cosoat //by ARMA odel (=8=4 wth pulse exctato. (Adaptve aalyss of speech based o a pole-zero represetato IEEE Tras. Vol. AP

16 (Adaptve estato of te-varyg odel order the ARMA speech Aalyss IEEE Tras. Vol. AP

17 (Adaptve estato of te-varyg odel order the ARMA speech Aalyss IEEE Tras. Vol. AP ( 統計的決定論に基づく次数推定法 の次数 ( はで与えられた平均損失が最小となるように決定される すなわち である the odel codtoal lehood rato ( ( j d j D = = = = j j p j c D ( ( ( ( Λ 00 ( ( ( f f = Λ = = Λ Λ = j j p j p p ( ( ( ( ( = Λ b s b r w r exp (2 2 exp (2 ( π π ( D

18 0 ( = C 3 2 ( C C C j C = ( ( j ( j G C + = ( 2 2 j G C + = j G C ( 3 3 = (Adaptve estato of te-varyg odel order the ARMA speech Aalyss IEEE Tras. Vol. AP ただし損失関数

19

20 (Adaptve estato of te-varyg odel order the ARMA speech Aalyss IEEE Tras. Vol. AP

21 音声発達過程を模擬する音声規則合成のための要素技術 分析方法 (ARMA モデルに基づく音声分析 EARMA 法 合成方法 ( フォルマント アンチフォルマント合成 ARMA 合成器 ( 極 零パラメータ ARMA パラメータ 音韻パラメータ 韻律パラメータのモデル化 平滑化スプライン関数によるパラメータ変化パターンのモデル化 音声言語発達過程の規則化 絵カード 文字カードによる調音テストによる音声データの蓄積 調音発達過程の規則化 アクセント発達過程の規則化 データベース化 各年齢における音声波形のデータベース 各年齢における音素 音節 単語の各パラメータ変化パターンの節点 ( パラメータの値 時間 のデータベース

22 持続時間の分析 図. 各テスト語における語頭子音の持続時間の分布と経年変化

23 アクセントの分析 表 2. アクセント型ごとの経年変化 4 歳 5 歳 8 歳 ピッチパターン知覚実験ピッチパターン知覚実験ピッチパターン知覚実験 平板型 (2 語 7 語 (8% 3 語 (62% 8 語 (86% 7 語 (8% 20 語 (95% 9 語 (90% 尾高型 (5 語 4 語 (80% 3 語 (60% 3 語 (60% 4 語 (80% 5 語 (00% 4 語 (80% 中高型 (5 語 3 語 (60% 語 (20% 3 語 (60% 3 語 (60% 4 語 (80% 3 語 (60% 頭高型 (8 語 9 語 (50% 8 語 (44% 4 語 (78% 8 語 (44% 5 語 (83% 語 (6%

24 規則化 持続時間について サ行以外の子音 ( 分析結果を使用 それぞれの年齢ごとの持続時間を使用 サ行の持続時間 ( 規則化 年齢ごとに持続時間を設定し制御 アクセントについて 振幅強度をスプラインでモデル化 ( 規則化 ピッチパターンをスプラインでモデル化 ( 規則化 フォルマントについて 年齢ごとの各データからパラメータを取り出す ( 分析結果を使用 スプラインでモデル化 ( 規則化

25 規則合成の過程 韻律パラメータ データベース 音韻パラメータ データベース 基本周波数変化パターン 時間 (s 音源強度変化パターン 時間 (s フォルマント周波数変化パターン 図 2. データベースからのスプライン関数の再現 時間 (s

26 図 7. 接点をもとに作成した第 フォルマント周波数変化パターン 時間 (s 図 8. 基本周波数同期によってスプライン関数上に得られた点 時間 (s

27 時間 (s 図 3. 基本周波数同期による 有声音声に対する変化パターンの生成 時間 (s 図 4. 基本周波数同期による フォルマント周波数軌跡の生成 ARMA 合成器

28 デモンストレーションの内容 データベースから 4 歳 5 歳 6 歳 8 歳時の サル の各パラメータの節点情報の検索 音源信号の生成 振幅変化パターンの生成 ピッチ変化パターンの生成 ARMA 合成器パラメータの生成 フォルマント周波数変化パターンの生成 フォルマント帯域幅変化パターンの生成 合成音声生成 合成音声の自然性 音声発達過程の変化を模擬

29 図次数 の AR モデルによる サル の 4 歳時のフォルマント軌跡

30 合成音声の精度実験 図 9.4 歳女児の自然音声 /saru/ の波形 / s a r u / 第 3 フォルマント 第 2 フォルマント 第 フォルマント 図 0 4 歳女児の自然音声 /saru/ のフォルマント周波数軌跡

31 / s a r u / 図 DB より取り出した節点を用いて再現した 4 歳女児の /saru/ のフォルマント周波数軌跡 図 2.4 歳女児の合成音声 /saru/ の波形

32 合成音声の発達的変化 / s a r u / / s a r u / 図 3 DB より取り出した節点を用いて再現した 4 歳女児の /saru/ のフォルマント周波数軌跡 / s a r u / 図 5 DB より取り出した節点を用いて再現した 6 歳女児の /saru/ のフォルマント周波数軌跡 / s a r u / 図 4 DB より取り出した節点を用いて再現した 5 歳女児の /saru/ のフォルマント周波数軌跡 図 6 DB より取り出した節点を用いて再現した 8 歳女児の /saru/ のフォルマント周波数軌跡

33 /s/ 4 歳児の音声波形 / s / 8 歳児の音声波形 図 DB より取り出した節点を用いて再現した 4 歳時 ( 黒 と 8 歳時 ( 赤 の /saru/ のフォルマント周波数軌跡の比較

34 今後の課題と展望 データベースの整備 音声波形 音素 音節 単語の各パラメータ 音声生成と音声知覚の関係解明 韻律パラメータ変化パターンと音声知覚の関係 音韻パラメータ ( フォルマント アンチフォルマント 変化パターンと音声知覚の関係 応用 テキストから音声発達過程を模擬する音声の生成 歌声の生成 調音障害者の調音訓練 など

35 4 自然 4 合成 5 合成 6 合成 8 合成

36 糖尿病地域連携医療のミニマムデータセットとデータベースネットワークに関する公開セミナー主催 : 日本糖尿病情報学会日時 :20 年 4 月 30( 土 3:00~7:00 会場 : 福井大学アカデミーホール 地域医療連携の課題と展望 ITによる地域医療連携の課題と展望田中博 富山県における地域医療連携の課題と展望 ( 仮題 戸邊一之 石川県における地域医療連携の課題と展望 ( 仮題 小泉順二 福井県における地域医療連携の課題と展望 ( 仮題 番度行弘 日本糖尿病情報学会からの提言 糖尿病情報連携のミニマムデータセットに関する公開シンポジウムの意見集約と提言平井愛山 糖尿病地域連携医療におけるデータベースネットワーク構想森川博由 et-mbgシステムと健康増進 PHRシステムについて山崎貞人 総合討論 ( ミニマムデータセット集約

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