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语音产生的研究方法简介
作者:李爱军 来源:中国语言学会语音学分会 阅读次数: 11272 发表日期: 2009/9/4 15:13:48

言语产生的研究目的:研究包括脑活动(Motor Activity)在内的发音器官动作特性以及相关的声学信息,最后是语音的感知方面。其目的在于揭示语音产生的机理(Mechanism)。
研究路线:利用各种生理医学实验检查设备,测量发音器官各环节的生理性(力学的、形态学的), 建立言语产生各环节的模型,并利用模型去设计合成器(如发音器官合成器、各类参数合成器和言语编码技术);借此来检验模型的合理性。
参考资料: Fujimura,O.(1990) Methods and goals of speech production. Language and Speech. 33(3),195-258.
一.回顾:
1.十八世纪六十年代美国从事聋哑儿童语言教学的老贝尔(电话发明人 M. Bell的父亲)的语音学教科书 就是语音教学发音器官示意图; 腭位图的发明就是为了研究腭裂病人的语音特点; 1895年 x光发明不到两年就用于语音研究, 第一次看到了发元音时的真实口腔形态; 20世纪40年代在贝尔实验室发明语图仪的目的也是为了聋哑人语音教学,利用语图仪所写的第一部著作因此取名
2.中国早在30年代就有了金属假腭, 但真正开始发音器官动作研究始于1958年(腭位照相)和1960年(x光照相);1983年前后始有声带x光断层照相、普通话发音器官动作电影和电视录相,同期又进行了声带肌的 EMG实验。
二.研究方法和设备及理论:
1.大脑血氧的研究:大脑血氧成分的变化反映言语活动时的兴奋部位和程度。利用功能性核磁共振成像技术(Functional Magnetic Resonance Imaging,FMRI )来研究正常言语、病理言语和歌唱条件下的大脑活动。类似的设备还有磁共振谱镜成像(Magnetic Resonance Spectroscope Imaging,MRSI)磁脑照相术(Magnetoencephalography,MEG)等。
参考资料:
Ray D. Kent & Kristin Tjaden (1997), Brain Functions Underlying Speech. In The Handbook of Phonetic Sciences, edited by W.J.Hardcastle & A.Marchal. p.221-254
2.言语空气力学特性研究
(Aerodynamics),测量言语活动时声门上、下的气流气压特性:
2.1 肺:各种言语(正常言语、病理言语、艺术言语)和各种呼吸方法条件下的肺气流气压特性,如肺活量、潮气量等;
2.2 喉空气动力学特性:引起声带振动必要的气流气压特性;声门下压与声带振动频率及声带振动幅度关系;声门阻抗与声效率等;
2.3 各种音素的气流气压特性:
研究方法:真实的测量(Aerophone II可以测量10多个参数);机(力学)电(路)模拟
参考资料
《实验语音学概要》
《言语科学语言与技术》p.111
Christine H. Shadle (1997) The Aerodynamics of Speech. In The Handbook of Phonetic Sciences. edited by W.J.Hardcastle & A.Marchal. p.33~64
3.肌肉电流研究(Electromyography, EMG):
利用多道肌电仪及镍钩电极测量各种呼吸方法、各种喉部条件和各种音素产生时,特别是音高改变时, 肋间内外肌、喉内外肌和舌腭肌的紧张程度.最著名的研究单位是 Haskins Lab.
参考资料:
《实验语语音学概要》
Christy L. Ludlow et al (1997)
Correlations among intrinsic laryngeal muscles during speech gestures. In Speech Production and Language. p.19~32
4.嗓音声源的研究:
4.1 声带解剖生理:喉部的各软骨、肌肉、神经的形态学、力学特性;
4.2 嗓音声源的振动理论和模型:
4.3 嗓音声源的声学特性:
4.4 研究方法、设备和相关问题:
4.5 音调控制研究:
参考资料:
《实验语语音学概要》
Hajime Hirose (1997) Investigating the Physiology of Laryngeal Structures. In The Handbook of Phonetic Sciences, edited by W.J.Hardcastle & A.Marchal. P.116~136Ingo R. Titze (1997) Regulation of fundamental frequency with a physiologically-based model of the larynx. In Speech Production and Language. p.33~54
5.发音器官动作特性的研究:
5.1 静态x光照相、普通断层照相和计算机断层照相(CT):
5.2 动态x光电影(视频录像)和x光微光束(x-ray microbeam)技术:
5.3 共振成像技术 (Magnetic Resonance Imaging,MRI):用来获取元音、擦音等可延时发音的语音的声道形状,也 可用于言语产生和感知的研究(大脑血流分布的变化)。由于成像需要的时间较长,所以不适用瞬时变化的语音。
5.4电磁发音动作描迹仪(Electro-Magnetic Articulograph, EMA):EMA系统(Carstens Articulograph AG 100, 3D Articulograph AG 500)被用来描迹发音器官运动. 在这个系统中, 发射线 圈围绕发音人头部设置成电磁场. 10个换能器被置于舌和面部的有关位置上. 当发音时, 系统能计算出各换能器的位移(X,Y). 其功能有:
(1) 可实时地使用於连续言语;
(2) 3-D 显示;
(3) 易于与声学分析比较研究;
(4) 易于构筑发音器官模型和设计发音器官合成器;
(5) 可用于研究大脑受损引起的失语症及口吃、聋哑等病理语言。
参考资料:
[1] Taehong Cho(2001),Effects of Prosody on Articulation in English. UCLA Dissertation In Linguistics Number 22.
[2] Joseph S. Perkell (1997), Articulatory Processing. In The Handbook of Phonetic Sciences, edited by W.J.Hardcastle & A.Marchal. p.333~370
[3] Maureen Stone (1997), Laboratory Techniques for Investigating Speech Articulation. In The Handbook of Phonetic Sciences, edited by W.J.Hardcastle & A.Marchal. p. 11~32
[4] Proceedings of ACCOR Workshop on EMA in Phonetic Research. FIPKM 31/1993. ISSN 0342-782x
5.5 静态腭位照相和动态腭位图研究:
参考资料:
鲍怀翘等(2001)普通话动态腭位数据统计分析。第五届语音学讨论会文集(No.099)
LCLA Working Papers in Phonetics No.85 ()
6.语音多模态研究(Multi-Modal of Speech):
所谓多模态是指语音的声频(声学特征)-视频(唇形、脸部表情和其 他副语言特征)-生理特征综合性研究。其目的主要是用于语音合成 和语音识别等语音工程方面,也有助於聋哑人和盲人的交际。语音多模态研究是当前语音学研究的热门课题。
6.1 唇形研究:
6.2 多模态数据库:
Websit:
http://www.uclsa.edu/linguistic/phonetics/
Link to all of Phonetic study units
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