Частотная фильтрация в речевом тракте

Звуковые колебания представляют собой как бы исходный «сырой» материал, подвергающийся в процессе создания речевого сигнала дальней­шим преобразованиям. Ведущую роль здесь играют частотно-избирательные свойства воздушных полостей всего речевого тракта. Если звуковые колебания имеют место в некотором огра­ниченном объеме, то будут проявляться акустические резонансные свойства этого объема, зависящие от его размеров и конфигурации. Таким образом, речевой тракт представляет собой последовательно расположенные полости довольно сложной кон­фигурации, к тому же существенно изменяющиеся в динамике речевого потока. В акустическом отношении подобная система является сложным частотным фильтром с переменными пара­метрами.

Фильтрующее действие речевого тракта зависит от его геоме­трической формы и места расположения акустического источника.

Например, спектр сигнала при произнесении звуков [a] и [i]:

При образовании звука [i] к небу поднимается передняя часть спинки языка, большим оказывается объем полостей, расположенных позади места этого сужения, малым - между местом сужения и ротовым отверстием

При образовании звука [a] объем передней части речевого тракта оказывается значительно большим, так как спинка языка более удалена от неба. Спектр звукового сигнала оказывается отличным от 1ого случая.

Резонансные пики проявляющиеся в картинах спектра и соответствующие набору собственных частот речевого тракта, называются формантами.

Классификация звуков речи

Чтобы служить практическим средством передачи информа­ции, язык должен описываться с помощью конечного числа раз­личимых и исключающих друг друга звуков.

Звуки речи

Гласные	Согласные
Воздушный поток свободно проходит через весь речевой тракт, который имеет определенную конфигурацию, благодаря чему обеспечивается специфическая форма спектра.	Воздушный поток встречает более или менее выраженное препятствие, расположенное в том или ином месте речевого тракта. Образование согласных характеризуется, как правило, быстрыми изменениями в действиях речеобразующего механизма.

Щелевые согласные

Носовые согласные

Взрывные согласные

Распространение звука вокруг головы.

^{У губ или у ноздрей звуковая энергия излучается в окружающее пространство, затем звуковые колебания воспринимаются ухом или микрофоном в некоторой фиксированной точке пространства. На частотах, для которых длина волны велика по сравнению с диаметром головы, влияние головы на поле излучения не будет слишком большим. Пространство должно быть близко к пространству излучения простого сферического источника с интенсивностью, соответствующей мощности колебаний у губ. На высоких частотах, дифракция вокруг головы окажет заметное влияние на поле излучения. Сферический источник создает на расстоянии r от своего центра звуковое давление, которое равно:}

с – скорость распространения звука, ρ - плотность воздуха,

^{a - радиус сферы источника, u}₀ ^{– величина скорости поверхности, k = ω/c}

^{Если ka<<1 источник называется гипотетическим (точечным) и звуковое давление равно:}

^U₀^=4πa2u₀ ^{- интенсивность источника и сила звукового потока.}

Пространственное распределение звукового давления в горизонтальной плоскости для малого поршня в сфере с радиусом 9 см. Давление выражено в дб относительно давле­ния, создаваемого простым сферическим источником равной интенсивности