声道下咽腔发音机理性别差异研究

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语音信号不仅承载言语信息,同时还包含说话人个性化语音信息。深入了解声道形态及其声学作用,有助于揭示说话人个性化发音机理。以往研究发现声道下咽腔结构与说话人个性化语音特性紧密相关。然而,之前对于声道下咽腔特性的探究主要针对男性受试者,而女性受试者几乎没有。鉴于此,本文基于核磁共振成像观测手段,将性别差异作为研究重点,探究了不同性别间受试者声道下咽腔的形态学特性和声学特性以及二者之间的因果对应关系,揭示了性别差异对于声道下咽腔发音机理的影响。本文的主要研究内容及创新点如下:
  1)为了探究性别差异对于声道下咽腔发音机理的影响,本文面向不同性别受试者,通过采用结合外部触发脉冲的同步采样核磁共振成像扫描方法,建立了包含下咽腔精细结构的高空间分辨率元音产生过程声道数据集。
  2)针对当前基于核磁共振成像的声道观测中,由于牙齿缺失而导致的声道尺寸被过分估计的问题,本文提出了一种元音产生过程声道核磁共振成像牙齿可视化方法,从而实现了对三维声道模型的精准测量及重建。
  3)基于不同性别间受试者三维重建后的元音产生过程声道模型,通过对喉腔及双侧梨状窝区域的形态学测量及分析,本文揭示了男性及女性受试者声道下咽腔的形态学共性及差异,并对其成因从生理解剖学角度给出了相应解释。
  4)通过分析不同性别受试者,元音产生过程三维声道模型中喉腔及梨状窝被阻塞后声道传递函数的变化,本文揭示了男性及女性受试者声道下咽腔的声学共性和差异,以及其与本文所发现的形态学特性之间的因果对应关系。此外,通过分析喉腔共振以及梨状窝反共振频率下的声道下咽腔声压分布模式,以及下咽腔中任一腔体被阻塞后对其余二者共振模式的影响,本文揭示了不同性别受试者均存在喉腔及双侧梨状窝在声学上的相互作用。
  综上所述,本文的研究发现加深了我们对说话人个性化发音机理的理解。相关研究成果不仅将促进语音基础科学发展,对于语音应用领域也具有重要价值。
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