Анализ, синтез и восприятие речи - Джеймс Л. Фланаган
Скачать (прямая ссылка):
ш-»0
стическая емкость задней полости.
Результат (3.89) показывает, почему губно-зубной фрикативный звук типа Д/ имеет в большей части слышимого частотного диапазона относительно равномерный спектр. Ориентировочные значения параметров для звука Д/ (рис. 3.33): Л] = 7 см2, Л2 = 0,1 см2, Ix = IA см, Z2=I см. Как и ранее,
fe">-A7l__i_і_і_і_і і-1-1—і-1—і
024 6 8 10 02 46 8/0 Частота.гц
Рис. 3.34. Измеренные спектры для фрикативного Д/ в реальной речи (Хьюз и Халле)
полюса появляются при Ct^pZ1 =Ai/A2tg$l2. Вівиду большой величины AJA2 и малой величины I2 полюса расположены весьма близко к частотам, на которых Ct^pZ1 обращается в бесконеч-
94
АКУСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РЕЧЕВОГО АППАРАТА
ность, т. е. fn~nc/2lu /2=0, 1, 2, ... (Первое бесконечно большое значение tg?/г имеет на частоте с/4/2 вблизи 8500 гц.) Нули же согласно (3.89) расположены точно на частотах fm — mc/2li, тп = = 0, 1, 2, так что каждый полюс почти полностью нейтрализуется нулем. Передаточная функция поэтому относительно постоянна вплоть до частоты второго нуля Лі/Л2 tg?/. Эта относительно плоская характеристика обнаруживается в измеренных спектрах реальных звуков /f/, как показано на рис. 3.34 (Хьюз и Халле).
3.7.7. Влияние носового тракта
При весьма упрощенном и приближенном рассмотрении функции передачи голосового тракта мы до сих пор пренебрегали влиянием носового тракта. Носовой тракт включается при образовании носовых согласных и при назализации некоторых звуков, которые в основном излучаются через рот. Оба класса звуков являются вокализованными. При образовании носовых согласных полость рта закрывается, небная занавеска опускается и звук излучается, главным образом, через ноздри. Закрытая полость рта действует как резонатор бокового ответвления. При образовании назализованных гласных основная энергия звука излучается через рот, а акустическая связь с носовым трактом образуется через проход у небной занавески.
Совместная работа голосового и носового трактов трудно поддается аналитическому описанию. Связанные полости образуют относительно сложную систему. Точный расчет их взаимодействия лучше всего выполнить путем моделирования на аналоговых или цифровых электронных вычислительных машинах. Тем не менее можно с помощью вычислений осветить некоторые общие свойства системы, допуская упрощающие приближения. В частности, предположим, что полости глотки, рта и носа можно представить отрезками однородных труб. Соответствующая эквивалентная схема приведена на рис. 3.35.
Заметим, что параллельное ответвление в тракте у небной занавески создает нули в спектре носового звука на частотах, на которых входной импеданс полости рта /Zn,/ равен нулю. На этих частотах весь поток поглощается ответвлением. В частности, для носовых согласных /т, n, oj Zrm=oo и Um = 0. В этом случае нули на выходе носового тракта появляются на частотах, на которых Z7n = O при закрытой полости рта. Носовые согласные и назализованные гласные в общем характеризуются более широкими или более ослабленными резонансами, чем гласные. Дополнительные потери вносятся носовым трактом, кото-
ПЕРЕДАТОЧНАЯ ФУНКЦИЯ РЕЧЕВОГО ТРАКТА
95
рыи на некотором протяжении разделяется на две продольные полости. Его внутренняя поверхность изогнута, и полость характеризуется сравнительно большой величиной отношения площади поверхности и площади поперечного сечения. Потери на вязкость и теплопроводность соразмерно возрастают.
-Нос- ,
Небная Занавески
Рис. 3.35. Зкяивалентная схема для объединенных голосового и носового трактов. Глоточная, ротовая и носовая ,полости атщрокси-імираваньї однородными трубами
Следуя примененной выше методике и в целях уяснения причин появления полюсов и нулей в спектре носовых согласных, рассмотрим упрощенную модель тракта при произношении звука /т/ (рис. 3.36).
в„=*см2 \-
V-
1п=12,5см
Ят=6смг
Рис. 3.36. Простая модель конфигурации голосового тракта для носового согласного /т/
Полюса сигнала, излучаемого через нос, определяются совместным действием полостей глотки, рта и носа. Резонатор ответвления, образуемый закрытой полостью рта, вносит нули на частотах, на которых его
входной импеданс равен нулю. Допуская, что система не имеет потерь, нагрузка излучения пренебрежимо мала и импеданс голосовой щели велик, можно считать, что полюсы определяются частотами, на которых полная проводимость у небной занавески (т. е. в точке соединения всех трех полостей) равна нулю: Л j
k=p ,т,п
= Ат tg ? L + Ap tg ? lp - An ctg ? In.
(3.90)
96
АКУСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РЕЧЕВОГО АППАРАТА
Нули передаточной функции имеют место при
или
или
Zm = 0 = -^ctg?/m,
?/m = (2/2+1) і; « = 0, 1, 2
A = (2/г+ 1)
4/„
(3.91)
16 12 8
О -Ч -8 -12
- А*/ I
Ir '11 -\ 1Il
\ * Ii _ \ / If
V
\ Jz /
1300 \ Ар-т/
- 250 \Щ> №0 / ^І/Пули. Полюса
\1 I / х \ 1300 250eLi
\ / / \3900) 1100 Л / /' 1350 \\ Il 2200
