1 Ryszard Gubrynowicz [email protected]DwiĘk w multimediach Ryszard Gubrynowicz Wykład 2
2 Dźwięki mowy Badanie dźwięków mowy określonego języka: Jak powstają ?Czym się charakteryzują ? Jakie są między nimi współzależności ? Jakie spełniają funkcje ?
3 Dziedziny wiedzy obejmujące dwustronną komunikację werbalnąFonetyka artykulacyjna Fonetyka percepcyjna Fonetyka akustyczna
4 Podstawy opisu i klasyfikacji dźwięków mowyOpis artykulacyjny Opis akustyczny Opis percepcyjny
5 Fonetyka artykulacyjnaPrzedmiotem fonetyki artykulacyjnej jest opisanie mechanizmu powstawania dźwięków mowy w narządzie artykulacyjnym człowieka.
6 Fonetyka akustyczna Koncentruje się na analizie fizycznych własności dźwięków mowy promieniowanych wokół osoby mówiącej. Badanie dźwięków mowy odbywa się przy zastosowaniu fizycznych metod analizy sygnałów akustycznych. Jednocześnie poszukuje powiązań istniejących między czynnością artykulacyjną i wytworzonym sygnałem mowy
7 Fonetyka percepcyjna Bada percepcję dźwięków mowy, na poziomie układu centralnego. W badaniach stosowane są metody analizy subiektywnej oceny własności sygnałów akustycznych, zrozumiałości mowy itp.
8 Układ akustyczny źródło –ośrodek-odbiornik
9 Anatomia i akustyka narządu artykulacyjnego
10 Narząd artykulacyjny człowieka
11 Narząd artykulacyjny w akcji„Le boulanger dit onze bieres”
12 Elementy narządu artykulacyjnego uczestniczące w formowaniu sygnału mowyFałdy głosowe Podniebienie miękkie Podniebienie twarde Język Zęby Wargi
13 Źródłem energii promieniowanej podczas mówienia są płuca.Podobnie jak ma to miejsce w instrumentach muzycznych dętych – źródłem energii niesionej przez dźwięk są płuca osoby grającej
14 Funkcjonalny schemat organu mowy
15 Układ oddechowy- płuca
16 Układ oddechowy - tchawica
17 Cykle oddechowe: proporcje czasoweMax pojemność płuc – ok. 7 litrów Pojemność minimalna – 2 litry stale w płucach. Objętość powietrza wymieniana podczas każdego cyklu oddechowego – 0.5 l Częst. oddychania w stanie spoczynku – 12-20 cykli na minutę
18 Przebieg zmian objętości powietrza w płucachVC – pojemność spoczynkowa
19 Źródłem pobudzającym tor głosowy mogą być:fałdy głosowe – modulują w sposób regularny przepływ powietrza wychodzącego z płuc, szczelina utworzona w torze głosowym - powoduje powstanie zawirowań, przeszkoda (zęby) – j.w. krótkotrwały impuls powietrza – powstaje w wyniku nagłego otwarcia toru głosowego, po chwilowym zwarciu w określonym miejscu toru głosowego.
20 Głośnia+fałdy głosowe+tchawicaPrzekrój pionowy
21 Fałdy głosowe – widok z góry
22 Fałdy głosowe w akcji Faza oddechu Faza fonacji
23 Rozkład ciśnień powietrza w torze głosowym
24 Aerodynamika fałdów głosowych
25 Instrumenty muzyczne stroikoweDziałają na podobnej zasadzie jak fałdy głosowe Harmonijka ustna
26 Przebieg zmian prędkości objętościowej strugi powietrza u wylotu głośniT0=1/F0
27 Mechaniczny model źródła pobudzenia krtaniowegoModel 1-masowy Model 3-masowy m – masa fałdów głosowych k – sprężystość fałdów b – stratność w ruchu fałdów
28 Funkcjonalny model źródła krtaniowego
29 Wzór na częstotliwość drgań fałdów głosowychm – masa fałdów K – sztywność (napięcie) fałdów K* - sztywność aerodynamiczna
30 Widmo przebiegu piłokształtnegoAproksymacja przebiegu zmian prędkości objętościowej strugi powietrza płynącego przez głośnię
31 Widmo pobudzenia krtaniowegoObwiednia widma opada z częstotliwością –12 dB/okt
32 Zmiana średniej częstotliwości tonu krtaniowego w funkcji wiekuSkąd się biorą różnice? Średnia długość fałdów: noworodki – 5 mm dzieci – mm kobiety –11-15 mm mężczyźni – ok. 20 mm Masa drgających fałdów jest proporcjonalna do ich długości
33 Przebieg zmian częstotliwości F0 w zdaniu „Czy mógłby pan...”
34 Przebieg F0 z opisem fonetycznym
35 Narząd artykulacyjny jako układ akustycznyJest on swoistego rodzaju układem akustycznym, w którym można wyróżnić dwa podstawowe elementy: a) źródło pobudzające b) tor głosowy stanowiący w swej istocie rurę o zmiennym przekroju wypełnioną powietrzem – w torze tym rozchodzi się fala płaska
36 Formowanie sygnału mowy
37 Akustyczny model toru głosowego
38 Rezonanse stratnej rury cylindrycznej o długości 17.5 cmformanty
39 Tor głosowy jako rura akustyczna o zmiennej konfiguracji
40 Dlaczego rezonanse w modelu 2 - rurowym są inne niż w 1 - segmentowym (sumaryczna długość w obu przypadkach jest taka sama)?
41 Co się dzieje na granicy 2 segmentów cylindrycznych? (AkAk+1)
42 Jak wygląda przybliżony kształt toru głosowego dla /a/ ?Funkcja powierzchni przekroju toru głosowego An
43 Stosunek powierzchni Ak/Ak+1 a charakterystyka częstotliwościowaNakładanie się fal padających i odbitych o różnym przesunięciu czasowym powoduje ich wielokrotne sumowanie (lub/i odejmowanie). Wielkość (amplituda) fal przenikających i odbitych zależy od stosunku powierzchni Ak/Ak+1. Stosunek tych powierzchni decyduje o charakterystyce częstotliwościowej układu cylindrów
44 Przekroje samogłoskoweSamogłoska i Samogłoska I Samogłoska e Samogłoska a Samogłoska o Samogłoska u
45 Miejsce i wysokość artykulacjidługość toru głosowego - 17 cm długość odcinka cylindrycznego - 1 cm Wysokość artykulacji Miejsce artykulacji
46 Wpływ położenia zwężenia na F1, F2, F3 dla konfiguracji /u/
47 Charakterystyka rezonansów modelu samogłoski /a/
48 Porównanie widm modelu i naturalnej samogłoski /a/F1 F2 F3 F4 Częstotliwość [kHz] Liczba rezonansów w torze głosowym istotnych dla percepcji dźwięku samogłoskowego jest ograniczona i nie przekracza zazwyczaj 5-7
49 Modelowanie toru głosowego za pomocą filtrów formantowychźródło Pojedyncze rezonatory Funkcja promieniowania F1 F2 F3
50 Definicja formantu Maksima w charakterystyce częstotliwościowej toru głosowego wpływające na różnicowanie dźwięków mowy danego języka nazywamy formantami. Oznacza to, że nie każde maksimum w widmie danego dźwięku mowy musi być formantem.
51 Trudności w określaniu formantów w sygnałach naturalnychDwie kolejne samogłoski /a/ w wyrazie „waga” (głos męski, F0=148 Hz) Częstotliwość [Hz] Częstotliwość [Hz]
52 Wpływ częstotliwości F0 na widmo dźwięku mowywidmo głosu niskiego widmo głosu wysokiego
53 Zasadnicze tematy Jakie elementy narządu artykulacyjnego uczestniczą w formowaniu sygnału mowy ? Jaki jest mechanizm działania fałdów głosowych ? Jakie czynniki wpływają na częstotliwość drgań fałdów głosowych ? Jaki jest model formowania dźwięków mowy ? Miejsce i wysokość artykulacji
54 Terminy angielskie Tchawica - trachea Krtań – larynxFałdy głosowe – vocal folds Głośnia - glottis Podniebienie miękkie – soft palate Podniebienie twarde – hard palate Wargi – lips Źródło pobudzenia – excitation source Częstotliwość podstawowa (F0) – fundamental frequency Tor głosowy – vocal tract
55 Terminy angielskie Widmo – spectrumObwiednia widma – spectrum envelope Miejsce i wysokość artykulacji – place of articulation, height of articulation Formant - formant