发声测量与矫治系统的构建及应用

摘要

语音信号的分析和合成，作为语音信号处理领域的一个经典课题，其内容涉及：语音产生的声学理论研究、声源信号的分析方法研究、声道变化的功能研究、基于声门的编码与合成算法研究等很多方面，但在言语障碍(包括发声障碍)的评估与矫治中的临床应用研究在国内还不成熟。目前在特殊儿童发声障碍的评估已经从之前单纯依靠主观评估发展到了主观评估与客观评估相结合，辅以矫治过程中的客观参数监控的阶段。但是目前可供发声功能评估的客观参数还不是很完善，同时在发声干预中使用的训练样板单一，因而其矫治训练无法实现语音自反馈技术。 针对发声障碍客观评估中的参数不完善及其矫治过程中的训练语料单一问题，本文首先在发声干预理论的研究基础上，构建发声测量与矫治系统提供目标框架；根据目标框架的要求，本文提出了基于基音同步的发声源信号处理技术，从发声源的参数特性入手，通过声门波的提取、发声源模型的选择及参数调整，实现发声源参数分析和声门波合成技术，为发声测量与转换提供特定的声源数学模型；其次，在语音信号的分析与合成研究基础上，根据目标框架构建系统软件的技术框架和具体实现算法，实现发声障碍客观评估与矫治中的三大类参数(基频类参数、强度类参数、声门类参数)的测量和基于参数化的言语转换；最后，在目标框架和技术框架下开发音频前置硬件滤波放大器，利用Matlab2007b平台开发出可脱离于Matlab2007b平台而独立运行的发声测量与矫治系统软件，完成系统的整体框架及其应用个案。 通过系统的构建与开发，本文完善和实现了发声障碍的客观评估功能，首次定义和实现了矫治中的语音自反馈技术，并为其搭建了一个可操作的实验技术平台。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 课题的来源与目的

1.2 与课题相关的名词解释

1.3 与课题相关的国内外研究情况

1.3.1与言语科学相关的研究情况

1.3.2与语音信号处理技术相关的研究情况

1.4 课题提出的作用与意义

1.5 课题的主要研究内容

第二章 发声测量与矫治系统的目标框架

2.1概述

2.2 发声系统的机理

2.2.1言语的产生机理

2.2.2发声与言语

2.3 发声干预理论框架

2.3.1发声障碍的评估

2.3.2发声障碍的矫治

2.4 发声测量与矫治系统的目标框架

2.5本章小结

第三章 基音同步的发声源信号处理技术

3.1概述

3.2 言语类型的区分

3.3 声门闭合时刻的检测

3.4 声门波的提取方法

3.4.1逆滤波技术提取声门波的基本思想

3.4.2基音同步的迭代自适应逆滤波算法

3.5 LF微分声门波模型及相关参数

3.6 声门编码与声门波合成的实现

3.6.1声门参数的提取与编码

3.6.2声门波的合成

3.7本章小结

第四章 发声测量与矫治系统的整体技术框架

4.1概述

4.2 言语信号的预处理

4.2.1模/数转换

4.2.2预加重处理

4.2.3防混叠滤波

4.3 言语信号的测量

4.3.1言语音调的评估与测量

4.3.2言语响度的评估与测量

4.3.3言语声门波的测量

4.4 言语信号的转换

4.4.1与声源有关的声学参数

4.4.2与声道有关的声学参数

4.4.3言语转换的实现框架

4.5本章小结

第五章 发声测量与矫治系统的实现

5.1概述

5.2需求分析

5.2.1软件目标

5.2.2软件的使用者

5.2.3使用限制

5.2.4软件功能

5.2.5非功能性需求

5.3 软件程序的开发

5.3.1软件开发的实现平台

5.3.2软件开发的实现方式

5.4 功能模块的实现及临床含义

5.4.1言语类型模块

5.4.2音调模块及临床意义

5.4.3响度模块及临床意义

5.4.4声门模块及临床意义

5.5本章小结

第六章 发声测量与矫治系统的应用案例

6.1概述

6.2 发声测量与矫治系统在音调干预中的应用

6.2.1音调过高的案例

6.2.2音调变化过大的案例

6.3本章小结

第七章 总结与展望

参考文献

作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文

作者在攻读硕士学位期间所作的项目

致 谢