Физиология речи. Восприятие речи человеком - Чистович Л.А.
Скачать (прямая ссылка):
В синтезаторе (рис. 1.10) источниками энергии создаваемых колебаний служат два генератора. Генератор последовательности импульсов треугольной формы (1) представляет голосовой источник. Под влиянием управляющего сигнала его частота изменяется, что отражает изменение основной частоты голоса. Второй генератор (12) создает шумовые колебания, воспроизводящие действие шумовых источников.
Колебания от генераторов попадают в систему, в которой основными являются элементы с управляемым усилением (2, 9, И, 16), управляемые частотные фильтры (4—8, 13—15) и смесители сигналов (3,10). Фильтры, у которых под влиянием электрических
26
управляющих сигналов изменяется как положение резонансной частоты, так и ширина полосы пропускания, являются важными элементами формантных синтезаторов. Эти фильтры моделируют резонансные свойства полостей речевого тракта.
Для образования гласных звуков служат четыре таких последовательно включенных фильтра (4, 5, 6, 7), обеспечивающих появление в выходном сигнале четырех формант. Управляемыми параметрами являются: уровень интенсивности сигнала от голосового источника, резонансные частоты и ширина полос всех формантных фильтров.
Эффект подключения носовых полостей при образовании назальных звуков достигается благодаря прохождению колебаний голосового источника через параллельную ветвь, имеющую лишь один формантный фильтр (8) и управляемый усилитель (9). Третья ветвь служит для образования шумных фрикативных согласных. Она состоит из двух формантных фильтров (14, 15) и одного «анти-формантного» фильтра (13), производящего подавление частот в определенной области, положение которой также изменяется отдельным управляющим сигналом. Необходимость введения специальных фильтров для образования шумных звуков связана с тем, что место положения шумового источника перемещается по трубке речевого тракта и шумные звуки образуются при разведенных голосовых связках. Влияние этих факторов делает акустические условия отличными от тех, которые имеются при образовании гласных.
Важный для английского и ряда иных языков эффект возникновения аспирационного шума (результат турбуленции, возникающей в районе голосовой щели при неколеблющихся голосовых связках) производится с помощью регулируемого усилителя (11), подмешивающего определенную долю шумовых колебаний к сигналу голосового источника.
Выходные сигналы всех трех ветвей — гласных, назальных и шумных звуков — складываются на электронном сумматоре (10) и образуют выходной речеподобный сигнал.
Прибор типа ОУЕ-Ш является так называемым синтезатором последовательного типа; фильтры в нем соединены один за другим, воспроизводя таким образом частотную фильтрацию в последовательно расположенных резонансных полостях речевого тракта. Известны разработки синтезаторов, в которых трубка речевого тракта моделируется еще более детально в виде длинной цепочки резонансных элементов, воспроизводящих изменения ее поперечных сечений [285' 487].
Однако речевые сигналы достаточно успешно можно воспроизвести и с помощью так называемых синтезаторов параллельного типа. Управляемые фильтры в них параллельно подключаются к генераторам, а их выходные сигналы суммируются [2вв].
При проведении исследований восприятия речи система параллельного синтеза имеет определенные преимущества. Так, частоты
27
и интенсивности каждой форманты управляются независимо, в то время как в последовательном синтезаторе они оказываются взаимосвязанными в силу того, что управляемые фильтры подключаются друг за другом. В параллельном синтезаторе легче добиться большего динамического диапазона, проще могут быть получены речеподобные сигналы,*у которых все физические характеристики точно задаются по желанию экспериментатора.
В значительной части исследований восприятия речи могут быть использованы достаточно краткие речеподобные сигналы относительно простой структуры. В этом случае управление синтезатором оказывается относительно простым и для этой цели могут быть использованы удобные и точные системы генераторов различных функций, работающие на основе аналоговых электронных схем.
1.4. АВТОМАТИЧЕСКОЕ РАСПОЗНАВАНИЕ РЕЧИ
Проблема машинного распознавания речевых сигналов имеет особое значение для исследователей восприятия речи по следующей элементарной причине. Признаком достаточной изученности процесса восприятия речи является возможность построения функциональной модели этого процесса. Такая модель должна прежде всего быть способной распознавать речь, т. е. она по определению должна быть системой автоматического распознавания речи. Хотя обратное положение — система автоматического распознавания речи должна моделировать процесс восприятия речи человеком — формально не является обязательным, за предлагавшимися системами автоматического распознавания, как правило, стояли идеи их авторов об определенных принципах организации процесса восприятия.
Соответственно эволюция работ по автоматическому распознаванию речи достаточно хорошо отражает эволюцию представлений относительно процесса восприятия речи человеком. Ниже мы коротко расскажем только об основных идеях — принципиальных подходах, — не останавливаясь ни на конкретных математических методах, ни на технической реализации систем. Эти вопросы подробно освещены в ряде обзорных работ **' 46,
