3-3 Human Voice Production (Hn)

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(請注意:中文版本並未隨英文版本同步更新!)

人聲的發音與接收流程,可以列出如下:

  1. 聲門的快速打開與關閉
  2. 聲道、口腔、鼻腔的共振
  3. 空氣的波動
  4. 接收者耳膜的振動
  5. 內耳神經的接收
  6. 大腦的辨識
下列圖形說明人聲的發音機制:

The production mechanism of human voices.
人聲的發音機制

由於聲門(Glottis)的肌肉張力,加上由肺部壓迫出來的空氣,就會造成聲門的快速打開與關閉,這個一疏一密的空氣壓力,就是人聲的源頭,在經由聲道、口腔、鼻腔的共振,就會產生不同的聲音(音色)。換句話說:

下面這一張圖,顯示聲門附近的空氣流速,以及最後在嘴巴附近所量測到的聲波:


Airflow velocity around the glottis and the resultant voices signals

經由下面這個連結,可以看到聲門運動的現象:

http://www.humnet.ucla.edu/humnet/linguistics/faciliti/demos/vocalfolds/vocalfolds.htmlocal copy

要拍到聲門運動,是相當不容易,必須使用高速的攝影機,例如

http://www.kayelemetrics.com/Product%20Info/9700/9700.htmlocal copy

所以人發音的過程,是由訊號源(聲門),經過濾波器(口腔、鼻腔、嘴型等),才得到最後的聲音,這個過程可以和頻譜訊號一一對應如下:


Source-filter model and the corresponding spectra
人聲發音過程與與頻譜的對應

若用數學模型表示,可用下列方塊圖:


Block diagram representation of source-filter model
人聲發音過程的數學模型

一般來說,當訊號源是間隔規律的波形時,通常代表有聲音,如果訊號源是雜亂的訊號,則得到氣音,以下列的發音「six」為例:


Unvoiced and voiced sounds
氣音和有聲音

其中「s」和「k」都是無聲的氣音,只有「i」是有聲音。

一般而言,中文的氣音只發生在字頭,不會是在字尾。以「清華大學」的「清」為例:

  1. 聲門不震動,上下顎咬合,舌頭前伸,完全是氣音,發出「ㄑ」
  2. 姿勢類似,聲門震動,發出「ㄧ」。
  3. 聲門維持同樣的震動,但是舌頭後縮,發出「ㄥ」。

Hint
Just put your hand on your throat, you can feel the vibration of the glottis.
若要判斷你的聲門是否有震動,只要將手放在你的喉嚨位置,就可以感覺到聲門是否有震動。

以下是一些名詞的中英對照表:

  1. Cochlea:耳蝸
  2. Phoneme:音素、音位
  3. Phonics:聲學;聲音基礎教學法(以聲音為基礎進而教拼字的教學法)
  4. Phonetics:語音學
  5. Phonology:音系學、語音體系
  6. Prosody:韻律學;作詩法
  7. Syllable:音節
  8. Tone:音調
  9. Alveolar:齒槽音
  10. Silence:靜音
  11. Noise:雜訊
  12. Glottis:聲門
  13. larynx:喉頭
  14. Pharynx:咽頭
  15. Pharyngeal:咽部的,喉音的
  16. Velum:軟顎
  17. Vocal chords:聲帶
  18. Glottis: 聲門
  19. Esophagus:食管
  20. Diaphragm:橫隔膜
  21. Trachea:氣管

Audio Signal Processing and Recognition (音訊處理與辨識)