声
生成
生物
ヒトにおいて声は気道・声道における気流・発声・調音の段階を経て生成される。まず肺などを駆動し気流を発生させる。次に主に声帯を振動させて有声音を発声する、もしくは声帯振動を伴わない気息的な音(無声音)として通過させる。最後に舌や口腔を制御して共鳴させる、すなわち調音をおこなったうえで唇から声が放射される。
モデル
ヒトの声生成過程モデルは様々存在する。代表例として、生成過程を「音源(例: 声帯) + フィルタ(例: 口の構え)」と見做すソース・フィルタモデルが挙げられる。
特性
高低
ヒトは音一般に関して高低感覚すなわち音高をもち、声に対しても様々な音高を感じる(声もピッチを持つ)。
厳密には音高(ピッチ、振動数)の高低とフォルマントの高低の2種類がある。歌唱の際を除けば、両者の区別を付けずに「声が高い(低い)」といっている場合が多い。
フォルマントの高さは主に声道の長さで決まるので、発声時の喉頭の位置に影響される。また一般に身長が高く、顎や首の長い人ほど低いフォルマントで発声できる。
ピッチは1秒間の声帯の振動により規定され、振動数が多いほどピッチが高く、少ないほど低くなる[2]。声帯の振動数は声帯の質量、張力、粘弾性により変わり、他の条件が同じであれば声帯が短いほど振動数が多くなる[2]。個人内でのピッチの変化は声帯の伸長で調節される[2]。また、木管楽器等のように共鳴のフィードバックにピッチが支配されることは基本的にない。これは、声道の共鳴の効果に対して声帯のスケール(長さ、重さ、剛さ)が大きいためである。
声位
特定の発声をするときの声の高さを声位という。会話時の声位を話声位といい、声域下限より4分の1あたりとされる[2]。話声位は成人男性で120Hz前後、成人女性で240Hz前後である[2]。子供の声は男女とも高いとされ、成長に従って音高、フォルマントともに低下する。また男性のほとんどは第二次性徴で急に低い声に変わる。女性の場合も軽度であるが低くなる。壮年期を過ぎると女性は低くなることがあり、男性はやや高くなることがある。
声域・声区
音楽一般に関して1つの音源が出せる音高の幅を音域といい、声の音域は特に声域と呼ばれる。発声可能な最も低い声から最も高い声までの範囲を生理的声域という[2]。通常成人男性で60〜500Hz、女性で120〜800Hzとされている[2]。ソプラノ、アルト、テノール、バスなどの声域は音楽的声域と呼ばれる[2]。声域は声区で区切られ、最も低いところからボーカルフライ、表声、裏声(ファルセット)、ホイッスルと言われる[2]。声区により声帯振動の様式が異なる[2]。
処理
声は波形で表せる実体として存在するが、様々な目的のために処理・変形される。
利用
声は少人数での日常会話だけでなく、多くの人に向けたスピーチやプレゼンテーション、演説、ナレーション、アナウンス、歌唱、演技などにおいても重要である。このため発声を訓練するボイストレーニングが行われるほか、アニメ作品などにおいて声で演技する声優という職業がある。
スポーツの場面(テニスや陸上競技の投擲競技など)でもしばしば声が使われる。これは一時的に強い力を出す時に有効な手段であるからである。
人以外
動物一般
動物の声は鳴き声と呼ばれる[4]。平原や海中といった音を遮る障害物が少ない環境では、声は容易に遠くまで届き、動物はこれを利用したコミュニケーションを行う。例として、クジラの声は3,000km先まで届く(クジラの歌参照)。
昆虫
虫の音とは虫の鳴き声のことである[5]。声帯を用いる虫はいないが、セミは腹部に発声器官を持つ[6][7]。他にも、羽などをこすり合わせる、音を共鳴させる、体を振動させる、外骨格を打ち付けるなど、様々な方法で虫の声は作られている[8][9][10]。
楽器
人の発声機構は管楽器(中でもリード楽器)に例えられることがあり、管楽器に近いと思っている人は多い。
真声帯は声唇とも呼ばれ、ヒトの口唇や瞼に似た構造の器官である。口唇を呼気で振動させる(リップロール、リップリード)と声帯振動を模した運動となり喉頭原音に似た音が生じる。これは金管楽器の発音体(マウスピース)に利用されている。
管楽器と人声の共通点は、発音体を作動させるのが呼気流であることと、共鳴器を変形させる点である。ただし管楽器の共鳴器変形は音高調節のものであるのに対し、人声の場合は音波変形のための機構で、両者はかなり異質なものである。また、音高調整のために発音体を変形させる点は弦楽器に類似し、輪状甲状筋などを弦楽器のペグ(糸巻き)に例える人も多い。
人声の共鳴器のように多種の音波を生む機構は他の楽器には見られないものである。強いて挙げるならばパイプオルガンのストップ(音栓装置)やシンセサイザーが多様な音色を扱うという点では似ている。またダイレクトに波形を変形させる点からするとエレクトリックギターのエフェクターが類質の装置である。
トーキング・モジュレーター(talk box)は、ヒトの共鳴器をギターなどのエフェクターに利用するものである。
その他
声紋
発生の仕組みから、「基本振動音」を作り出す声帯とその振動音を声に変化させる声道の大きさや形は個人毎に異なるため声も個人特有なものとなる。声をスペクトログラムで分析すると各人の違いを見ることが出来、声紋を検出することが出来る。一般には身長の高い人は声帯も声道もより大きく低い声となる。声紋を分析することで性別・顔形・身長・年齢等を特定することが出来、個人認証や犯罪捜査に利用されている。
音声(声紋)鑑定
犯罪の科学捜査においてはスペクトログラムで声紋検出を行い音声鑑定に用いられている[11]。
音声鑑定の歴史
1932年にチャールズ・リンドバーグ氏の子息の誘拐殺人事件で犯人の声に関する証人喚問が音声鑑定の始まりと言われている[12]。当時はスペクトログラムもなく証人の聴覚および記憶によるもので科学鑑定とはかけ離れていた。音声鑑定の進展は1930年代における軍事諜報活動によるもので、米国では敵国の交信を傍受し音声学から通信士の特徴を分析・識別することから始まった。1945年にはベル研究所が声紋分析の為のスペクトログラムを開発した。その後は医療分野・科学捜査分野への応用も始まった。20世紀後半からは音声の記録・分析のアナログからデジタル化とコンピューターの高速化と相まって大きく進歩している。
脚注・出典
- 【チェック】私の声 よみがえる/がん患者らソフト活用/事前に録音 話し方まね再生『毎日新聞』夕刊2019年1月25日(1面)2019年1月30日閲覧。
- 大森孝一編『言語聴覚士のための音声障害学』医歯薬出版株式会社、2019年。
- 「腹式呼吸」完全マスター編①~腹式呼吸ってなに?~One's WILL Music School(2019年1月30日閲覧)。
- どうぶつたちの鳴き声図鑑東京動物園協会「東京ズーネット」(2019年1月30日閲覧)。
- デジタル大辞泉、精選版 日本国語大辞典. "虫の音". コトバンク. 2019年10月28日閲覧。
- “セミについて調べちゃおう”. 学研キッズネット. 2022年5月16日閲覧。
- “大声を生み出すセミの原動機” (PDF). 生物物理 58(5),245-247(2018) DOI: 10.2142/biophys.58.245 (2018年6月7日). 2022年5月16日閲覧。
- “昆虫の発音の多様性” (PDF). 2022年5月16日閲覧。
- “2.どのようにして鳴くの?”. 所沢私立教育センター. 2022年5月16日閲覧。
- “Biology of Insect Song”. Songs of Insects. 2022年5月16日閲覧。
- 木戸博, 粕谷英樹、「音声が内包する話者の特徴情報の記憶(<特集>音声が伝達する感性領域の情報の諸相)」 『音声研究』 2009年 13巻 1号 p.4-16, doi:10.24467/onseikenkyu.13.1_4
- 音声/声紋鑑定(法科学鑑定研究所) 閲覧2020-09-22