Анализ, синтез и восприятие речи - Джеймс Л. Фланаган
Скачать (прямая ссылка):
членов. При этом получается, что za=» — (R+'mL)l к
х) См. ур-Н'ие (5.4), определяющее мгновенный фазовый спектр.
затуханий
(6.39)
248
СИНТЕЗ РЕЧИ
Zb- -, где R, L, G, С — погонные акустические пара-
(G+icoC)/ J ґ
метры исходной трубы. Соответствующая схема изображена на
рис. 6.136.
а) 6) Rl Ll Ll Rl
гв--г„сзслу1
Рис. 6.13. Т-образный эквивалент однородной цилиндрической трубы
длиной /:
а) точная схема; б) аппроксимация элементов звена первыми членами [разложения
При реализации устройства характеристический импеданс линии — электрического аналога — определяется изменением масштаба акустического импеданса, т. е. Z03 = &Z0a (индексы э и а означают электрические и акустические величины). При условии малых потерь Zoa~ У LaICa = pel А. Так как La = p/A, а Са=А/рс2, имитируемая площадь поперечного сечения равна
рс у 9-е. .Для определения потерь R и G необходимо знать
La
величины периметра и площади поперечного сечения тракта [см. ур-ние (3.33)]. Эти величины также можно ввести в полученный электрический аналог, а их импедансы вычислить по только что указанному методу. Если задан коэффициент формы, все элементы электрического аналога можно определить или по известным парам величин А и I, или по значениям площадей в заданном наборе цилиндрических секций определенной длины.
Представление речевого тракта эквивалентными электрическими звеньями приводит к лестничным схемам (рис. 6.14). Верхняя схема относится к случаю возбуждения тракта у голосовой щели источником звукового потока Ug с внутренним импедансом Zg. Нижняя схема изображает переднее фрикативное возбуждение источником давления Pt с внутренним импедансом Zt. Обе схемы могут быть рассчитаны (по крайней мере, в принципе) непосредственно матричными методами. Если
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ СИНТЕЗА РЕЧИ
249
уравнения для напряжений (давлений) записаны для каждого контура схемы, начиная от голосовой щели и кончая ртом и носом, то число независимых уравнений равно числу контуров»
Г'
' —T— %ап -»I
а. щ
[ Контурп\ Нос
lk-Мш
''9 й
2
Zam
ы
Zm
Ця _ Zg Atm
Голосовая щель
[Контур т\
Возбуждение голосовыми связками ^от
J— -?; —J— Za/ [ контур t[
Голосовав щель
—EF©-—В
КонтурJ
Возбуждение шумом
Рис. 6.14. Лестничная цепь аппроксимирующая работу речевого тракта. Величины сопротивлений те же, что и иа рис. 6.136 (Д—определитель, Apq—алгебраическое дополнение р—q, I—длина элементарного цилиндра)
Передаточные функции от голосовой щели до рта, от голосовой щели до ноздрей їй от источника шума до рта равны соответственно:
Zg Aim
U1
Ул. и,
Um
Rt
_ 7 "in
Д
= А>т
д
(6.40)
где А — определитель импедансов (характеристическое уравнение) цепи, состоящей из импедансов Zn, Zn ¦¦¦ и т. д., причем Zn — входной импеданс контура 1, Zn — импеданс связи между контурами 1 и 2 и т. д., а Аху — алгебраическое дополнение элемента zxy в определителе Д. Все передаточные функции (6.40) являются минимально фазовыми ').
') Эти функции являются характеристиками пассивных лестничных цепей. Они могут иметь нули передаточной функции только в том случае, если имеется нуль у параллельной ветви или полюс у последовательной. Все нули и полюсы должны лежать в левой полуплоскости.
250
СИНТЕЗ РЕЧИ
К настоящему времени построено несколько синтезаторов— аналогов линии передачи. Первый состоял из 25 одинаковых Т-звеньев (Дани—Dunn, 1950). Каждое звено представляло отрезок тракта длиной 0,5 см и площадью сечения 6 см2. Для имитации влияния языка между любыми двумя звеньями можно было ввести переменную индуктивность. Другая переменная индуктивность на конце линии, соответствующем рту, отражала действие губ. Эффект излучения изо рта достигался подключением к выходу устройства малой индуктивности. При голосовых звуках синтезатор возбуждался пилообразным напряжением регулируемой частоты, получаемым от генератора с высоким выходным импедансом. Спектр сигнала возбуждения устанавливался спадающим примерно —12 дб на октаву (см. рис. 3.17). Для получения глухих звуков и шепота к соответствующей точке линии подключался источник белого шума.
Сконструировано минимум еще два устройства, подобных синтезатору Данна (Стивене, Касовский и Фант — Stevens, Kasowski and Fant; Fant, 1960). В этих синтезаторах имеются звенья, которыми можно управлять независимо друг от друга для более детального представления геометрии тракта.
Была попытка создать синтезатор с непрерывным управлением параметрами линии передачи. Такое управление с помощью электронных методов позволяет синтезировать связную речь (Розен, Хеккер — Rosen, Hecker). В данном устройстве в качестве элементов линии используются индуктивности с насыщением и электронно управляемые емкости. Число звеньев
!2,5CM —
Носовой г-
-ж
тракт
ГолосаВоа тракт
1,2
T
T
alls
1!
Общий Выход
Фиксированная площадь
