Анализ, синтез и восприятие речи - Джеймс Л. Фланаган
Скачать (прямая ссылка):
Глухие взрывные согласные отличаются от фрикативных тем, что источником их возбуждения в большей степени являются нестационарные процессы. При отчетливом произношении взрывных согласных голосовая щель открыта. Поэтому подгортанная система полостей взаимодействует с объемом за смычкой (Vb), который и сам по себе является достаточно большим. Дыхательные мускулы развивают усилие, достаточное для создания давления, однако слишком низкое, чтобы вытолкнуть воздух во время размыкания смычки. Воздушный поток в начальный период размыкания смычки является в основном турбулентным, с ламинарными струями, возникающими при затухании потока. Если звонкие взрывные согласные стоят в начале слова (например, /d, g/), голосовые связки включаются после размыка-
) Эта скорость превышает 0,1 Маха.
ИСТОЧНИК ВОЗБУЖДЕНИЯ ТРАКТА
73
ния смычки, однако часто (например, при произношении зву-
до размыкания смычки.
ка /Ь/) они могут включаться В весьма грубом приближении образование взрывных согласных может быть описано эквивалентной схемой рис. 3.21. Конденсатором Св представлена упругость (Ув/рс2) полостей за смычкой. Он заряжается до величины, соответствующей избыточному давлению Рс. Сопротивление Rc является сопротивлением щели и в соответствии с ур-нием (3.43) примерно равно Rc = p.Um/2A2. Допустим, что площадь щели изменяется скачком от нулевого значения, т. е.
A{t) = 0; t<0, A{t) = A; t>0. При этом через рот проходит такой поток, при котором удовлетворяется выражение
Рис. 3.21. Приближенная схема производства взрывных согласных
или
2Л2
UmRc+ -^-\Umdt=Pc О
t
+ -^^Umdt = Pc при Um>0.
Его решение для положительных значений U7n имеет вид
U mit) =
2Pr \1/2
1
At
Св (р2Рс)1'2
(3.59)
Согласно (3.59) поток уменьшается линейно во времени в начальный период размыкания смычки, так что весь запас воздуха будет израсходован за время
Св (р2Рс)
1/2
(3.60)
Однако по мере уменьшения потока он приближается к ламинарному и сопротивление мало зависит от скорости [см. первый член выражения (3.46)]. Затухание потока в этом случае в большей мере приближается к экспоненциальному закону1).
') Это можно строго доказать, если включить в Rc как постоянный член (потери на вязкость), так и член, зависящий от потока [как в ур-нии (3.46)]. Хотя дифференциальное уравнение при этом становится несколько боле? сложным, переменные разделяются и решение может быть получено в значениях Um И ln/7m.
74
АКУСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РЕЧЕВОГО АППАРАТА
Чтобы получить представление о некоторых характерных величинах, рассмотрим глухой взрывной звук типа /t/. Фант (Fant, 1960) считает, что реалистическую оценку артикуляционных параметров этого звука дают Рс = 6 см вод. ст., Ув = рс2Св = 4 л (включая легкие) и Л = 0,1 см2. Если допустить, что площадь изменяется скачком, подстановка этих значений в выражения (3.59) и (3.60) дает Um (0)=320 см3/сек и ti = = 130 мсек. Скорость частиц в начале линейного спада равна um (0)=3200 см/сек. Через 50 мсек она падает до величины 1300 см/сек, приближающейся к нижнему пределу, определенному Мейером-Эпплером для шумового возбуждения. Фант указывает, что за это время расходуется незначительное количество воздуха — порядка 10 см3.
Стивене (Stevens, 1956), а также Фант (Fant, 1960) подчеркивают значение открытой голосовой щели при образовании сильных взрывных согласных. При закрытой щели VB сокращается до величины, несколько меньшей 100 см3, и избыточное давление, которое может быть создано за щелью, обычно равно примерно 3 см вод. ст. В подобных условиях трудно получить потоки, достаточные для возбуждения шума. Турбулентный шум, возникающий во время размыкания смычки, в принципе, является вторичным продуктом возбуждения. Первичное возбуждение обусловливается воздействием на голосовую систему внезапно приложенного давления. Как упоминалось выше, такое возбуждение при резком изменении площади щели эквивалентно скачку напряжения, приложенного к электрической схеме. Такой источник характеризуется спектром, пропорциональным 1/со, т. е. спадающим по амплитуде со скоростью 6 дб на октаву.
3.7. Некоторые свойства передаточной функции речевого тракта
3.7.1. Определение передаточной функции
Некоторые из основных соотношений, выведенных в предыдущих разделах, можно использовать для описания определенных свойств передаточной функции речевого тракта. Эти свойства легче всего выявить аналитическим путем, если принять весьма упрощенное представление о геометрии тракта. Вычисления для более строгих приближений удобнее производить с помощью аналоговых или цифровых вычислительных машин. Хотя наши примеры в общем будут чрезвычайно просты, возможность перехода к более точному описанию в большинстве случаев будет очевидна.
ПЕРЕДАТОЧНАЯ ФУНКЦИЯ РЕЧЕВОГО ТРАКТА
75
U9 +
J :Н
Сначала рассмотрим характеристики передачи от голосовой щели до губ при неназализованных звуках. Кроме того, предельно упрощая задачу, будем считать, что тракт имеет одинаковое поперечное сечение по всей длине / и заканчивается нагрузкой излучения, величина которой пренебрежимо мала по сравнению с характеристическим импедансом тракта. Предположим, что тракт возбуждается у голосовой щели источником звукового потока, внутренний импеданс которого велик по сравнению с входным импедансом тракта. Соответствующие этому случаю схемы показаны на рис. 3.22. Передаточная функция, связывающая потоки у голосовой щели и у губ, в этом случае имеет вид
