发声时面部振动测试
发布日期:2019-07-09 14:49:12

人们说话时,声音不仅从口腔和鼻孔辐射出来,而且会从头及颈部表面辐射出来。日本科学家用激光测振仪测试发声引起的振动来研究语音,利用激光测振仪的优势来分析关心的频率段的振动情况。

 

试验搭建

头颈表面的振动模式,以及对整个声音的贡献,至今没有完全研究。为了将说话时产生的振动模式成像,邀请了一个没有发音问题的男性(22周岁)参与了这些激光测振试验。使用 Polytec 公司的 PSV-400扫描式激光测振系统采集了振动速度。激光多普勒测振仪是一个光学传感器,可感知由多普勒效应引起的振动表面反射回来的光的频率偏移,频率偏移结果可计算某点的振动速度及位移。扫描式测振仪可自动扫描测试表面的多个点。图1显示了试验搭建情况。测振仪的扫描头安装在三脚架上,与地板垂直。受试者躺在扫描头正下方,其被要求测试过程头部保持不动,并重复清晰发声。所发声音被麦克风记录下来。面部振动模式从其正前方测试,与前额垂直,从另一个倾斜的方向,几乎与左侧脸颊、鼻子垂直的角度测试。在试验中,首先由系统控制软件在面部设置扫描点。测试过程中,测振仪扫描每一个点,给出振动速度,每个扫描点大约花费一秒钟时间,振动速度和语音测试频率最高达到 5kHz.

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图1 试验搭建

结果

图2中的上面两张图显示了稳定发声时前面部的振动模式。元音发声(左侧)与辅音发声(右侧)的振动速度模式有显著的区别。对于元音,张开的嘴巴周围的面部相比其他区域振动最大。相反,辅音发声时,鼻子及其周围的面部由于与鼻腔共振而产生强烈的振动。前额的皮肤也有一些振动,这可能说明在发出鼻腔辅音时前腔共振。


图2的下面两张图显示了发声时左侧脸颊的振动模式。元音与辅音发声时,鼻子侧面都能观察到比上面两张图中更强烈的振动,这意味着激光方向在本次测试方法中是一个显著的因素。测试结果也显示出本次研究中的受试者发音时,无论是元音还是辅音,鼻子表面都会产生振动。

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图2 元音(左侧)和鼻辅音(右侧)发音时面部(正面和左侧面部)的振动速度模式

研究意义

本方法可使我们评估腭裂或腭咽闭合不全的患者的发音,对于这类患者的发音练习,振动模式作为视觉反馈是比较有帮助的。振动模式相比语音频谱与患者的躯体觉的关联更简单,这对歌唱练习也同样有帮助。

总之,本方法可快速,非接触,多点测试皮肤表面振动,其结果可扩展我们的语音产品的知识。下一步需要研究振动模式与语音共振峰,反共振峰之间的关系。