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2000-01-08[n年前へ]

着メロの音響工学  share on Tumblr 

この着信音は誰のだ!? 立体音感その3


 街中で携帯電話の着信音が鳴ると、周辺の人が一斉に自分のポケットを探る光景というのはよく見掛ける。それは、まるで「クイズ・ドレミファドン」のようである。そう「超・イントロクイズ」そのものなのだ。「このイントロはオレのか!?それとも!?」と皆が考えている瞬間である。
 着メロのイントロが始まるや否や、腰の携帯電話に手をやる様子は「おまえは荒野のガンマンか!」とツッコみたくなる程である。

 特に、私の勤務先などでは全員が同じPHSを持ち歩いているせいか、着信音が聞こえ始めると、みな自分のポケットを探り始める。もちろん、そのPHSの着信音は数種類ある。しかし、1500人程度の従業員がいるわけだから、1500人/ 数種類だけ同じ着信音があるわけだ。仮に15種類あるとしても、

1500(人) / 15(種類数) = 100(人/種類)
つまり、自分と全く同じ着信音のPHSを持つ人が100人もいるのだ。世の中には「自分と同じ顔の人が七人いる」というが、職場に同じ着信音の人が100人もいるのである。これでは、着信音が鳴ると同時に多くの人がポケットを探るのも自然だろう。

 もちろん、この解決策として、「着信音でなくてバイブレーターを使う」というものがあるわけだが、何故かその解決策は許されないらしい。不思議である。

 さて、そもそも、何故自分の着信音を区別できないのだろうか? まず、その辺りから考えてみることにする。
 着信音が鳴ったときに、「自分の着信音かどうか判断するための基準」は二つあるだろう。それは、

  1. 着信音の種類
  2. 着信音が鳴っている位置
の二つである。着信音が人それぞれ固有のものであるとしたら、着信音の種類を聞けば、誰の着信音か判断できる。また、仮に着信音がみな同じであっても、着信音が鳴っている位置を識別できれば、それでも誰の着信音であるか判断できる。自分の携帯電話の位置は、それぞれ把握しているのが自然である。だから、
着信音の鳴っている位置 = 自分の携帯電話の位置
が成立するかどうか即座に判断できれば、着信音が同じでも「自分の着信音であるか」の判断が可能ということだ。

  つまりは、「携帯電話の着信音という音源の定位」という問題を考えれば良いことになる。もし、「着信音の定位」が判れば、自分の携帯電話の着信音か他の人の着信音かどうかなんてことは考えなくて済むのだ。そう、今回は「立体音感」シリーズその3だったのである。

 それでは、一体「着信音がどこで鳴っているのか、すなわち、着信音の定位」が判るためには何が必要なのだろうか?
 

前回、

で「音の立体感に関する因子」について
  • 音像定位の因子
    • 両耳差因子 (音響信号)
      • 音の強さ(振幅)の差
      • 位相の差
    • 周波数スペクトル因子
の中の両耳差因子の内の「音の強さ(振幅)の差」について考えた。今回は、「着信音の定位」を考えるにあたり、「周波数スペクトル因子」に注目してみることにする。

 周波数スペクトル因子というのは、例えば、

の中の記述
 指を前方で鳴らしてみて下さい。 そしてすこしずつ手を頭の側方に、手と頭の距離を変えないようにして、移動してみて下さい。 音量がわずかに大きくなったこととある特定の中域および広域の音がより強調されることに気が付かれるでしょう。 この実験では、指を鳴らす動作は一定の音量と周波数を発生する音源として用いられたわけです。 耳は同一の音源が前方から来る場合と、側方から来る場合で全く違う音と聞き分け、頭脳にそれを登録します。 側方の音は若干大きく、また耳たぶのせいで高い周波数で聞こえます。
にあるようなものである。
 音波が人間の頭部を通過してくる間に音波の周波数分布が変化し、その変化具合で音波がやってきた方向を知ることができるというものだ(多分)。もちろん、位相分布も変化するだろうが、ここでは周波数分布しか考えない。

 こういう音像定位の因子における「周波数スペクトル因子」を考える時に、もし音源の周波数スペクトルがごく狭いものだったらどうだろうか?つまり、単一の周波数しか含まない音源だったらどうだろうか?周波数スペクトルが変化するといっても、単一のスペクトルしか含んでいないのだから、振幅が変化する効果しかない。周波数スペクトルの分布は何ら変化しない。
 ということは、「音像定位の因子における周波数スペクトル因子」が上手く作用しないことになってしまう。(もちろん、実際には非線形な効果が存在するだろうから、多少は周波数スペクトルも変化するとは思うが。)

 これと全く同じことはまたしても「物理の散歩道」で触れられている。ロゲルギスト著の岩波新書「第四物理の散歩道」の「不規則なものの効用 三節」である。純音より不規則な音の方が「立体感」を得られるだろう、と書いている。

 今回、「携帯電話の着信音の定位」を「着信音のスペクトル分布」という観点から調べてみることにする。携帯電話の着信音がどのような波形であるか、どのような周波数分布を持っているかを調べるのである。果たして、携帯電話の着信音の周波数分布はどうなっているのだろうか?(部品点数を考えれば、ほぼSin波か矩形波なのが当然だろうが...)

 まずは手持ちの機種で着信音の波形とスペクトルを見てみることにした。使った機種を以下に示す。
 

使用した Hitachi C201H

 それでは、着信音No4と着メロ「この木何の木」の波形とスペクトログラムを次に示す。それぞれのグラフ中で上は「時間vs周波数分布」を示すスペクトログラムであり、下は「時間vs強度」の波形グラフである。

 まずこれが、着信音No.4の波形とスペクトログラムであり、
 

No.4の波形とスペクトログラム

こちらが、「この木何の木」の波形とスペクトログラムだ。
 

「この木何の木」の波形とスペクトログラム

 どちらも周波数分布はそれほどブロードではない。すると、「音像定位の因子における周波数スペクトル因子」を用いた「立体音感」がうまく働かないかもしれない。ただし、着信音No.4に関しては時間的に変化しないが、着メロ「この木何の木」に関しては、当然だが時間的に変化していく。

 この違いが果たして、「着信音の音像の定位」の判断を左右するものか、自分の耳で実験することにした。着信音No.4と着メロ「この木何の木」を鳴らした時に、どこから鳴っているように聞こえるか判断してみるのだ。

 目をつぶり頭の周囲で着信音を鳴らし、その定位を判断してみた。すると、色々な着信音を聞いてみたがいずれも定位の判断がしづらかった。特に頭の前後の判断がしづらい。それは、着信音No.4と着メロ「この木何の木」でも同様であった。やはり、純音に近いと「音像定位の因子における周波数スペクトル因子」が働きづらいのかもしれない。

 そして、着信音No.4と着メロ「この木何の木」だが、むしろ着信音No.4の方が判断をしやすかった。メロディだと音が変わるときに定位が変わるかのような感覚を受けた。そのため、判断をしにくかった。もちろん、これは私だけの感覚かもしれない。その辺りは被験者を増やして実験をしてみたい(再実験をする日が来るかどうかは大いに疑問であるが)。
 また、もしかしたら着信音No.4の方が矩形波に近く、純音でないのが良かったのかもしれない。もしかしたら、の話だけれど。

 もし、今回使った音を聞いてみたい人がいるならば、

これを聞いてみてもらいたい。ただし、サイズがでかいので要注意だ。あとバックグラウンドがうるさいのはハードディスクとファンの回転音である。困ったものだ。

 最近多い「同時発声数が多い着メロ機能」というのも、使って実験すると面白そうだ。しかも、音が分厚いヤツがあると、案外良いモノかもしれないな、とうらやましく思ったりするのである。そして、着信音スピーカーがプアァで歪んでいる機種なんかが、色々な周波数成分を含んでいて、実は「着信音の定位」に関しては良かったりするのかもしれない、と考えたりする。しかし、こちらはチットモうらやましくないのであった。
 

2000-03-05[n年前へ]

私の日本語練習帳  share on Tumblr 

アメンボ赤いなアイウエオ

 もうすぐ、4月である。4月といえば、新学期だ。といっても、私は別に学生ではないので、新学期といっても特に何があるわけではない。別に新しい授業が始まるわけではないのである。しかし、私は何故かこの時期になると「英会話」を勉強したくなるのである。

 去年の初めにも英語学習熱に襲われ、NHKのラジオ講座を通勤途中やることにしてみた。しかし、いつものように二ヶ月だけで挫折してしまった。そういうわけで、NHKラジオ「英会話」講座の毎年4月分のテキストが私の家には沢山ある。
 それだけでなくて、この時期には「一週間でわかる英会話(仮名)」というような本も買い込んでしまう。しかし、これもまた買うだけで終わってしまっていたのだ。どうも、私の興味が散漫であることも理由の一つだろう。湯川秀樹は

 「今日はあれをやり、明日はこれ、というように、あまり気が散ると、結局どれもものにならないですね。」
という非常に的確なことを言っているらしいが、まさにその通りである。話題が飛びまくりの「できるかな?」には実に痛い指摘である。しかし、糸川英夫は
 「自分にできること」よりも「世の中が求めていること」に挑戦し続けた方が人生も楽しい。
言っているらしいし、気にしないでおく(進歩無し)。

 私はそういう生活が10年近く続いている。そんなわけで、英語のテキストは増えたが、英語能力は減る一方だ。いやまてよ、ということは

  • 一人の人が持つNHKラジオ「英会話」講座の4月分テキストの冊数
  • 一人の人が持つ英会話能力
は反比例するのかもしれない。その仮説を適用するならば、
  • 今年のNHKラジオ「英会話」講座の4月分テキストを買わなければ、私の英語能力はアップする
という推論が可能である。逆に言えば、今年もまたNHKラジオ「英会話」講座の4月分テキストを買うと、ますます英語能力が低下してしまう、ということだ。私の英語能力が低下したのは、英語のテキストを買いすぎたせいで、もしかしたら、英語のテキストを全部捨てれば英語能力がアップするかもしれない。

 いや、こんなワケのわからない仮説を論じている場合ではない。これは、非常にマズイ。今年こそ、三日坊主は止めなければならない。新しいミレニアムが訪れたことでもあるし、バージョンアップした私(仮に私2000とでも名付けておこう)になるためにも、今回こそ英会話の勉強をしてみたいと思う。

 そこで、発売されてすぐ買ったは良いが、そのまま本棚で眠っていた

  • BLUE BACKS 英語スピーキング科学的上達法 山田・足立・ATR人間情報通信研究所
で遊んでみることにした。この本は
  • BLUE BACKS 英語リスニング科学的上達法 山田・足立・ATR人間情報通信研究所
の続編である。もちろん、私は両者とも買っただけで「積ん読(つんどく)」であった。いや、ホントは読んだのだけれど…

 それでは、今年の勉強を始めてみることにしたい。この本の主な内容は

  • 英語における発音を科学的に分析(主にフォルマント、スペクトログラム)する。
という感じである。

 これまで、「できるかな?」では

といった感じで音のスペクトログラムはよく登場している。なので、きっと感覚的に判りやすいはずだ(少なくとも理屈としては…)。

 しかし、いきなり私に英語はキツイ。まずは日本語の練習から始めることにした。日本語の母音の発音を練習するのである。そうすれば、自分自身の日本語を再確認できるし、この本の信頼性もチェックできる。「フォルマントで音声を判断する」というのがどの程度使えるものであるかを、私の日本語でチェックすることができるのである。何しろ、変な発音かもしれないが、一応私は日本語のネイティブであるからだ。

 それでは、「英語スピーキング科学的上達法」に付属のソフトで私のフォルマントを調べてみる。これが私の「あいうえお」のスペクトログラムとフォルマントである。
 

私の「あいうえお」のスペクトログラムとフォルマント

縦軸=周波数, 横軸=時間

 ここで、色丸で示してあるのが

  • 赤 = 第1フォルマント ( F1 )
  • 青 = 第2フォルマント ( F2 )
  • 緑 = 第3フォルマント ( F3 )
である。簡単に言えば、周波数のピークを低い方から番号付けしたものである。

 それでは、私の「あいうえお」をF1-F2空間にマッピングしたものを次に示す。これも、「英語スピーキング科学的上達法」に付属のソフトによるモノであり、標準的な男性の「あいうえお」の分布が示されている。そして、赤丸で示してあるのが私の「あいうえお」である。
 そして、F1-F2空間における英語の母音分布の上に私の「あいうえお」を重ねたものも示す。
 

F1-F2空間における私の「あいうえお」
横軸 = F1(Hz)、縦軸 = F2(Hz)





私の「あいうえお」を
英語の母音に重ねてみた図

 こうフォルマント分析をしてみると、私の「い」「う」「え」は標準的な分布の中に入っていることがわかる。しかし、「あ」「お」はそうではない。
むしろ、私は発音は英語の母音でいうところの

  • 「あ」 = 
  • 「お」 = 
という感じである。まぁ、
  • 私の発音の精度の問題 = 私の発音がヘン?
  • 測定・解析の精度の問題
かはさておき、精度はこんなものなのだろう。結構、ちゃんと判断できるものだなぁ、というのがこの解析に対して私の受けた印象である。こういう音声解析というのも実に面白そうな分野である。

 さて、最初のうちはこの本付属のソフトを使って遊んでいくことになると思う。しかし、いつか自作のソフトウェアを作成し、F1-F2-F3空間での「あいうえお」の可視化でもしてみたい。言葉の可視化、さらには言霊の可視化をしていく予定である。(あれっ、そう言えば英会話の勉強はどこへ…)
 

今日はあれをやり、明日はこれ、というように、あまり気が散ると、結局どれもものにならないですね。
By 湯川秀樹

2004-07-19[n年前へ]

「寺田寅彦の学位論文の誤りについて」  share on Tumblr 

 d2004経由で、寺田寅彦が尺八の音響工学を研究した学位論文にまつわる「寺田寅彦の学位論文の誤りについて」を読む。「非線形鶴亀算」など他の数々のページも面白い。

 そして、暑い日が続く日には、ビールがうまい!CGIで遊んで、その分のビールを飲むのも面白いかもしれない。



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