Анализ, синтез и восприятие речи - Джеймс Л. Фланаган
Скачать (прямая ссылка):
Re + і w Le
Ge + і w Се
1/2
kRa + і w kLa Gg і м Cn k k
1/2
(3.94)
Для определения целесообразной величины масштабного множителя рассмотрим случай отсутствия потерь, когда
где A— площадь поперечного сечения акустической трубы. Приемлемым значением для ZQe можно считать 600 ом, а ориентировочное значение А = 8 см2. Отсюда ? = 600/5,3= 113, и величины импедансов на единицу длины электрических элементов в
102
АКУСТИЧЕСКИЕ CBOPICTBA РЕЧЕВОГО АППАРАТА
размерностях системы м—кг—сек соответствуют имледансам на единицу длины акустических элементов в системе см—г—сек (CGS), взятым с масштабным коэффициентом, равным 113.
Заметим также, что §Ы(а11с = ЫеУLeCe=(ula VLaCa- Так как скорость распространения звука и плотность воздуха в трубе заданной длины являются постоянными, то поддержание постоянным произведения LeCe в электрической линии эквивалентно постоянной скорости распространения звука в моделируемой трубе. Аналогичным образом изменениям площади трубы А соответствуют пропорциональные изменения величины отношения Се/Le.
Электрическое моделирование осуществимо применительно как к голосовому, так и к носовому трактам. Выбор длины элементарной цилиндрической секции /, электрического масштабного коэффициента k, а также данные о распределении площади поперечного сечения по продольной оси тракта полностью определяют элементы длинной линии без потерь. Для расчета потерь на вязкость и теплопроводность (R и G) необходимы данные о длине окружности сечения тракта вдоль его оси. Нагрузка излучения рта и ноздрей определяется с учетом электрического масштабного коэффициента, определенного выше. Этот метод можно также применить для электрического моделирования подгортанной системы. Известны, по крайней мере, четыре схемы электрического аналога голосового тракта, разработанные для изучения передаточной функции и синтеза речи (Данн, 1950; Стивене, Фант и Касовекий; Фант, 1960; Розен) и одна схема для моделирования подгортанной системы (ван ден Берг, 1960).
Другим исключительно эффективным методом анализа многотрубных моделей голосового тракта является применение цифровой вычислительной машины (ЦВМ), позволяющей производить расчеты моделей из 20 или 30 секций. Для вычисления передаточных функций и полюсов в многотрубных моделях на ЦВМ применялись две программы (Фант, 1960; Мэтьюс и Уол-кер ¦— Mathews and WalKer). Другой подход состоял в описании характеристик секций посредством коэффициентов отражения в точках их сочленения (Келли и Лохбаум — Kelly and Lochbaum). Последний метод моделирования также дает результат, который после преобразования цифра — аналог может служить формой представления речевого сигнала. Поэтому этот метод (можно эффективно использовать и для синтеза речи. Как аналоговое, так и цифровое представления голосового тракта будут рассмотрены ниже при обсуждении вопросов, связанных с синтезом речи.
УСТРОЙСТВО УХА
103
3.8. Применение основных свойств речи и слуха в синтетической телефонии
В предыдущих разделах были изложены основные принципы акустической теории речевого аппарата. Выведенные соотношения не только составляют основу для сжатого описания физических принципов работы источника речевых сигналов, но и очень много дают для построения эффективной системы связи. Они указывают возможность других способов кодирования речевой информации в отличие от обычного электроакустического преобразования. В частности, соотношения, которыми определяются характеристики возбуждения и резонансные свойства тракта, дают основания для разработок узлов системы синтетической телефонии. То же самое можно сказать и по поводу описания речевого тракта посредством артикуляционных параметров. В обоих случаях отражаются ограничения, присущие процессу речеобразования.
До сих пор, однако, свойства слуха и ограничения, присущие слуховому анализатору, не рассматривались. Этим вопросам посвящена следующая глава.
IV. УХО И СЛУХ
Конечным приемником информации в канале речевой связи обычно является человек. Способность человека к, восприятию и определяет точность, с какой следует обрабатывать и передавать речевые данные. Эта способность, по существу, задает критерий точности при приеме и фактически определяет пропускную способность канала, необходимую для передачи речевых сообщений. Вот почему нужно исследовать основные механизмы слуха и попытаться установить возможности и границы человеческого восприятия.
Как уже указывалось, речевая информация, создаваемая диктором, проходящая через среду распространения и поступающая к слушателю, кодируется в несколько этапов: на передающей стороне под действием, мускульных усилий, управляющих речевым аппаратом, т. е. физической формой тракта и характеристиками его возбуждения; формируются акустические волны; на приемной стороне информация представляется акустико-механнческими движениями слухового ,преобразования «ли в виде электрических импульсов поступает по слуховому нерву в мозг. Характеристики кодирования на этих этапах представляют интерес при построении систем связи.
