Источник-фильтровая модель речи

Источник-фильтровая модель объясняет речевой сигнал как продукт звукового источника, модифицированного резонансной фильтрацией голосового тракта.

Definition

Акустическая модель производства речи, в которой источник звука формируется частотно-зависимой фильтрацией голосового тракта для получения наблюдаемого речевого спектра.

Scope

Эта тема представляет акустическую теорию, согласно которой речь является результатом двух в значительной степени независимых компонентов: источника — чаще всего периодической вибрации голосовых связок или апериодической турбулентности и переходного шума — и фильтра, образованного резонансами полостей голосового тракта. Резонансные пики фильтра становятся формантами, наблюдаемыми в спектре, и изменение формы голосового тракта изменяет формантный паттерн, в то время как источник остается тем же. Тема объясняет, как эта модель объясняет акустику гласных и согласных. Изложение носит описательный характер.

Core questions

• Что представляет собой источник в речи и как он различается для разных типов звуков?
• Как голосовой тракт действует как акустический фильтр?
• Как форманты возникают из резонансов голосового тракта?
• Почему источник и фильтр рассматриваются как в значительной степени независимые?

Key theories

Акустическая теория производства речи

Формализация Фанта, показывающая, что выходной спектр равен спектру источника, умноженному на передаточную функцию голосового тракта, так что артикуляционные изменения изменяют формантные частоты независимо от глоттального источника.

History

Модель была разработана в середине XX века, наиболее влиятельно в работе Гуннара Фанта 1960 года «Акустическая теория производства речи», опираясь на более ранние акустические и электроаналоговые исследования голосового тракта. Она стала стандартной основой для связи артикуляции с акустикой и лежит в основе методов синтеза и анализа речи.

Debates

Степень независимости источника и фильтра

Хотя источник и фильтр рассматриваются как независимые, исследователи отмечают, что в реальной речи они взаимодействуют — например, конфигурация голосового тракта может влиять на вибрацию голосовых связок — что вызывает дискуссии о том, когда упрощающее предположение является обоснованным.

Key figures

• Gunnar Fant
• Kenneth Stevens
• Keith Johnson

Seminal works

• fant1960
• stevens1998

Frequently asked questions

Что такое «источник» в источниково-фильтровой модели?

Источником является звуковая энергия, поступающая в голосовой тракт, обычно это жужжание вибрирующих голосовых связок для звонких звуков, или турбулентный шум для фрикативных, и переходные всплески для взрывных.

Как форманты связаны с фильтром?

Форманты — это резонансные пики фильтра голосового тракта. По мере того как язык и губы изменяют форму тракта, резонансы смещаются, создавая различные формантные паттерны, которые отличают гласные.