Ryszard Gubrynowicz Ryszard.Gubrynowicz@pjwstk.edu.pl DwiĘk w multimediach Ryszard Gubrynowicz Ryszard.Gubrynowicz@pjwstk.edu.pl Wykład 2.

Prezentacja na temat: "Ryszard Gubrynowicz Ryszard.Gubrynowicz@pjwstk.edu.pl DwiĘk w multimediach Ryszard Gubrynowicz Ryszard.Gubrynowicz@pjwstk.edu.pl Wykład 2."— Zapis prezentacji:

1 Ryszard Gubrynowicz Ryszard.Gubrynowicz@pjwstk.edu.pl
DwiĘk 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 werbalną
Fonetyka artykulacyjna Fonetyka percepcyjna Fonetyka akustyczna

4 Podstawy opisu i klasyfikacji dźwięków mowy
Opis artykulacyjny Opis akustyczny Opis percepcyjny

5 Fonetyka artykulacyjna
Przedmiotem 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 mowy
Fałdy 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 czasowe
Max 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 płucach
VC – 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+tchawica
Przekrój 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 stroikowe
Działają na podobnej zasadzie jak fałdy głosowe Harmonijka ustna

26 Przebieg zmian prędkości objętościowej strugi powietrza u wylotu głośni
T0=1/F0

27 Mechaniczny model źródła pobudzenia krtaniowego
Model 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 głosowych
m – masa fałdów K – sztywność (napięcie) fałdów K* - sztywność aerodynamiczna

30 Widmo przebiegu piłokształtnego
Aproksymacja przebiegu zmian prędkości objętościowej strugi powietrza płynącego przez głośnię

31 Widmo pobudzenia krtaniowego
Obwiednia widma opada z częstotliwością –12 dB/okt

32 Zmiana średniej częstotliwości tonu krtaniowego w funkcji wieku
Skąd 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 akustyczny
Jest 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 cm
formanty

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? (AkAk+1)

42 Jak wygląda przybliżony kształt toru głosowego dla /a/ ?
Funkcja powierzchni przekroju toru głosowego An

43 Stosunek powierzchni Ak/Ak+1 a charakterystyka częstotliwościowa
Nakładanie 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 samogłoskowe
Samogłoska i Samogłoska I Samogłoska e Samogłoska a Samogłoska o Samogłoska u

45 Miejsce i wysokość artykulacji
długość 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 formantowych
źródło 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 naturalnych
Dwie kolejne samogłoski /a/ w wyrazie „waga” (głos męski, F0=148 Hz) Częstotliwość [Hz] Częstotliwość [Hz]

52 Wpływ częstotliwości F0 na widmo dźwięku mowy
widmo 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 – larynx
Fałdy 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 – spectrum
Obwiednia widma – spectrum envelope Miejsce i wysokość artykulacji – place of articulation, height of articulation Formant - formant