Анализ, синтез и восприятие речи - Джеймс Л. Фланаган
Скачать (прямая ссылка):
Взрывные согласные (губные, зубные или твердонебные) образуются при полной смычке в соответствующей точке, создании давления за смычкой и резком высвобождении воздуха в результате быстрого открытия щели. Такое возбуждение тракта аналогично возбуждению электрической схемы скачком напряжения. При этом взрыв часто сопровождается фрикативным воз-
жение в тракте указать трудно. Обычно можно считать, что он расположен внутри сужения, если оно короткое, и непосредственно перед ним в противном случае. В эквивалентной схеме шумовой источник и его внутренний импеданс могут включаться последовательно (рис. 3.20). Символом P8 обозначено звуковое давление, создаваемое турбулентным потоком, а символом Z3 — внутренний импеданс источника. Последова-
Турбулентный источник
буждением. Этот последний элемент взрывного звука аналогичен короткому фрикативному протяженному звуку с тем же местом артикуляции.
Рис. 3.20. Эквивалентная схема для шу імшого возбуждения речевого тракта
Вследствие пространственного характера шумового источника его поло-
ИСТОЧНИК ВОЗБУЖДЕНИЯ ТРАКТА
71
тельное включение источника можно аргументировать тем, что параллельное включение источника давления с низким импедансом привело бы к изменению резонансных свойств речевого тракта. Кроме того, согласно Фанту (Fant, 1960) экспериментально полученные распределения полюсов и нулей для согласных оказываются более соответствующими последовательному включению источника возбуждения.
Хотя спектральные характеристики и внутренний импеданс шумового источника недостаточно известны, оценка этих величин может быть сделана на основе данных о выходном звуковом сигнале и конфигурации тракта, а также на основе измерений на акустических моделях (Гейнц — Heinz, 1958). На основе этих данных можно предположить, что спектр является относительно плоским в средней части звукового диапазона и что импеданс источника носит в основном активный характер. Приемлемую оценку для внутреннего импеданса можно получить, пользуясь выражением для сопротивления отверстия (см. раздел 3.5).
Звонкие фрикативные звуки типа /V/ образуются при одновременной работе голосового и турбулентного источников. Так как вибрирующие голосовые связки создают пульсирующий поток воздуха, то возникающий в щели турбулентный звук модулируется импульсами голосовых связок. Поэтому турбулентный звук принимает форму синхронных с основным тоном импульсов шума.
При оценке некоторых аспектов фрикативного и взрывного возбуждений возможен и количественный подход. Например, Мейер-Эпплер (Meyer-Eppler, 1953) произвел измерения параметров фрикативного возбуждения на моделях речевого тракта, выполненных из деформированных пластических труб. При моделировании он приближался к способам произношения человеком фрикативных согласных /i, s, J /. Для соответствующих конфигураций голосового тракта, очевидно, существует критическое число Рейнольдса Rec, ниже которого энергия производимого турбулентного звука является пренебрежимо малой. Мейер-Эпплер установил, что величина шумового звукового давления Рг, измеренного на расстоянии г от ротового отверстия модели или человека, приближенно описывается выражением
Рг =/С (Re2-Re^) , (3.57)
где К — постоянная, Re—безразмерное число Рейнольдса, равное Re = uwp/\i, и — скорость частиц, р — плотность воздуха, ц— коэффициент вязкости и w — эффективная ширина прохода.
Напомним, что из рассмотрения, относящегося к ур-нию (3.41), вытекает, что для турбулентного потока падение давле-
72
АКУСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РЕЧЕВОГО АППАРАТА
ния на сужении примерно равно Pd = pu2/2 = pU2/2A2. Поэтому рче2 = 2р(сй/ц)2Р<г и выражение (3.57) можно записать как
Рг = (K1W2Pa -/C2); Рг>0, (3.58)
где Ki и /Сг — постоянные. Отсюда следует, что выше некоторого порогового значения давление у губ для фрикативных звуков пропорционально падению давления на сужении (по существу, избыточному давлению за смычкой) и квадрату эффективной ширины прохода.
Для иллюстрации типичных случаев скоростей потока при образовании согласных отметим, что площадь щели 0,2 см2 и избыточное давление порядка 10 см. вод. ст. вполне реальны для фрикативных звуков типа /s/. Соответствующая этому давлению скорость частиц и= (2PdIp) 1/2~4100 см/сек и величина потока U—820 CM3Jсек1).
Если суженный проход в речевом тракте непрерывно раскрывается, а ширина его увеличивается, то постоянное избыточное давление за сужением может поддерживаться только за счет увеличения воздушного потока. Поток должен быть пропорционален площади прохода. Связанная с потоком мощность в основном определяется PdU и, следовательно, также возрастает. Поскольку источником энергии являются дыхательные мускулы, то их сила определяет величину максимального потока, который может быть получен при данном Pd. При некотором значении площади прохода дальнейшее его увеличение и, следовательно, увеличение w2 не компенсирует уменьшения величины Pd, поддерживаемой в данных условиях. Произведение w2•Pd в выражении (3.58) начинает таким образом уменьшаться, так же как интенсивность самого фрикативного звука.
