Insenerid kuulavad pe alt inimhääle "aeroakustikat"

Insenerid kuulavad pe alt inimhääle "aeroakustikat"
Insenerid kuulavad pe alt inimhääle "aeroakustikat"
Anonim

WEST LAFAYETTE, Ind. – Insenerid püüavad paremini mõista ja dubleerida inimhääle aerodünaamikat ja akustikat, osaliselt selleks, et aidata vältida põhjalikke häälemuutusi pärast kurguoperatsioone.

"Peamine huvi on püüda ennustada operatsiooni tagajärgi ja võib-olla planeerida operatsioon, et minimeerida mõju häälele," ütleb Purdue ülikooli masinaehituse dotsent Luc Mongeau.

Ta ja dotsent Steven Frankel on riiklike tervishoiuinstituutide rahastusel loonud plastilised ja matemaatilised mudelid, et paremini analüüsida ja taasluua hääletootmisprotsessi, mis sõltub turbulentsest õhuvoolust läbi häälekeele. häälekast.

Teadlased püüavad ennustada õhuvoolu tekitatavat aeroakustikat ehk aerodünaamilist heli. Leiud ei pruugi aidata mitte ainult säilitada inimese häält, vaid võivad aidata ka inseneridel välja selgitada, kuidas häält robootika ja hääletuvastuse eesmärgil paremini sünteesida ja iseloomustada.

Purdue insenerid on üksikasjalikult kirjeldanud mõningaid hiljutisi leide töö kohta artiklis, mis ilmub Ameerika Füüsika Instituudi poolt välja antud ajakirja Physics of Fluids märtsinumbris. Artikkel keskendub aerodünaamikale "impulsiivselt käivitatud" õhujugade taga, mis on inimkõnes kesksel kohal.

"Impulsiivne on see, kui te suurendate survet ja vabastate selle äkki," ütleb Mongeau.

Hääleprotsess algab siis, kui kopsud avaldavad õhurõhku ja häälepaelad avanevad, vabastades järjestikused pulseerivad õhujoad. Iga õhujuga on kinnitatud juhtiva keerise külge, mis meenutab suitsurõngast, mis lõpuks joast eraldub.Aeg, mis kulub sõrmuse joast eraldumiseks – umbes üks tuhandik sekundit – on kõne kujunemisel ülioluline.

"Me vaatasime seda protsessi suure arvutisimulatsiooniga suurendusklaasiga, et püüda seda tüüpi voolu paremini mõista, " ütleb Mongeau. "Me tahame teada, kui palju teil on selle aja jooksul joa arengut ja kas sellest piisab ühe keerise moodustumiseks ja eraldumiseks või jääb see kinni kuni teise moodustumiseni?

"Mõelge sigareti suitsetamisele ja suitsurõngaste tegemisele. Kui teete neid väga aeglaselt, on rõngastel aega kaduda ja saate vaadata, kuidas need hajuvad. Kuid võite neid pahvida ka tihed alt üksteise järel ja see on kui saate selle, mida ma kutsun keerisrongiks, järgneb üks keeris teisele ja see näeb välja nagu röövik."

Arvestustulemused, mida käsitleti artiklis, toetasid teiste teadlaste varasemaid töid ja näitasid ka midagi uut: iga üksik joa muutub ebastabiilseks ja moodustab pisikesi keeriseid, mis mõjutavad rõnga eraldumist.Arvukad pöörised mõjutavad ka inimhääle võimalikke omadusi.

Lisaks arvutuslikke simulatsioone hõlmavale tööle on Purdue teadlased kavandanud kunstliku kõri – hingetoru struktuuri, milles asuvad häälepaelad. Kui õhk voolab läbi mudeli, reguleeritakse selle kummist seinu kiiresti väikeste varrastega, et simuleerida, kuidas kude kõne ajal reageerib.

"See, mida me praegu teeme, on selle töö laiendamine ühe sammu võrra kaugemale ja tegelikult seinte liikumise arvessevõtmine, nii et häälepaelad liiguvad nüüd, " ütleb Frankel. "Õhk surub seinu ja siis seinad vetruvad tagasi, surudes õhku. Seega on nende kahe vahel koostoime."

Lõpuks peavad modelleerimisuuringud ulatuma väljapoole kõri, kui insenerid tahavad kõne füsioloogiast täielikult aru saada. Strateegia erineb tavapärasemast lähenemisest kõnesünteesile, mis ignoreerib inimese füsioloogiat.Füsioloogiline lähenemine püüab modelleerida kõne tootmist, võttes arvesse häälepaelte, keele, huulte ja teiste kõnes osalevate "artikulaatorite" asendit, ütleb Mongeau.

Selline tehnika võimaldab teadlastel "välja töötada omamoodi koodiraamatu, nii et saate konkreetse lause puhul jälgida kõigi erinevate artikulatsiooniparameetrite liikumist," ütleb ta. "Ja seejärel genereerite artikulatsiooniparameetrite põhjal kõneväljundi."

Populaarne teema