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《苏州大学》 2017年
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一种病变声带CFVF修正模型及其参数反演研究

曾晓亮  
【摘要】:嗓音作为信息交流、情绪传递的介质,在人类的工作和生活中发挥着至关重要的作用。但受到环境问题及职业压力等影响,声带疾病的发病率也逐年增加。声学参数分析的病理嗓音识别技术越来越受到研究学者重视,但嗓音声学特征参数仅提供了临床症状信息,与造成病理嗓音产生的无规律声带振动信息间缺乏联系。随着发声物理模型被不断的提出及改进,通过病变声带模型物理参数分析,研究实际病理声带振动特性已成为研究热点。本文针对SH95声带模型在仿真病理发声时碰撞力及声门气流动力方面的不足与缺陷,提出病变声带的碰撞力修复和粘性气流影响(Contact Force-Viscous Flow,CFVF)修正模型。为进一步使修正模型再现实际病理发声振动特征,验证该模型在仿真实际病理发声时的有效性及优越性,本文提出一种以嗓音声源为匹配目标的声带模型参数反演方法,并对反演后的声带模型参数进行差异性分析。本文具体研究内容如下:(1)建立SH95声带模型,在其仿真病理发声时,分析碰撞力及声门气流动力变化情况。本文提出的CFVF修正主要涉及到传统模型在碰撞力方面及声门气流动力方面的修正研究。传统模型表征的左右声带在发生碰撞时,其碰撞力并不对称相等,本文充分考虑其应力应变关系修正非对称碰撞力。在仿真高度非对称振动时,SH95模型的质量块出现交叉重叠从而产生不必要的声门气流尖峰瞬态压力。本文先是通过约束声门开启条件修正声门气流动力从而消除该瞬态压力,但是这种条件修正缺乏同实际声带间的生理相关性,本文又从空气动力学角度,考虑气流粘滞效应进一步修正了声门气流动力。实验表明,CFVF修正模型在仿真同种病理发声时更能突出声带的无规律振动特征,修正了原始SH95模型的不必要的高阶振动区域。(2)为了使声带模型物理参数表征实际声带生理组织特性,同时验证修正模型在模拟实际病理发声时的有效性。通过模型仿真输出声源与实际嗓音声源的主要特征参数误差权重之和构建目标函数,利用遗传优化算法设计声带振动模型参数反演方法,获得反映实际病理声带组织参数的模型物理参数,并进一步对反演模型参数进行统计差异性分析。反演实验与差异性分析表明,经参数反演后的CFVF修正模型在模拟输出实际病理嗓音声源时,其平均加权准确度较原始SH95模型有所提高,且反演得到的正常和病变声带模型的劲度弹性参数和声门下压存在显著性差异。
【学位授予单位】:苏州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:R767.4;O32

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