《漢語發聲的全局非線性動力學機制研究》是依託南京大學，由陶超擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：漢語發聲的全局非線性動力學機制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陶超
- 依託單位：南京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
語音是一個重要的生理現象，也是人類日常交流的最主要手段。因此，發聲機理的研究在生理學、信息通訊等諸多領域得到了廣泛而持續的關注。由於發聲系統具有高度的非線性特性,非線性方法是認識發聲機理的有效途徑。然而，以往的研究往往忽略了神經系統控制下的多器官組成的發聲系統的整體性，以及由其帶來的語音時變特性所具有的內在確定性動力學特性。針對這些局限性，我們將同步測量參與發聲過程的多個器官的生理相關信號；並且採用全局非線性動力學方法研究這些生理信號的內在動力學機制，以此深入認識漢語發聲機理。同時，我們也將該方法套用於病理漢語發聲，特別是與神經性疾病相關的發聲缺陷的研究。由於全局非線性動力學模型能夠有效地揭示並高度概括複雜動力學現象背後的本質規律，本項目的研究成果不僅為尋找漢語語音中的變數與恆量的規律、改進漢語語音信號處理提供非線性理論基礎；而且，對發聲缺陷的病原學研究等也具有積極的指導意義。
結題摘要
發聲機理的研究在生理學、信息通訊等諸多領域得到了廣泛而持續的關注。由於發聲系統具有高度的非線性特性,非線性動力學方法是認識發聲機理的有效途徑。然而，以往的語音分析方法，例如廣泛套用的線性預測模型等，往往專注於語音的局部動力學特性，這樣必須採用大量的時變參量描述發聲過程的動力學特性。這一局限性使得以往的研究不能夠有效地揭示時變漢語語音所具有的內在確定性動力學特性。針對這些局限性，我們在本項目研究中採用全局非線性動力學方法研究這些漢語發聲過程生理信號的內在動力學機制，以此深入認識漢語發聲機理。 通過本項目的資助，我們建立了健康漢語語音資料庫，為了便於揭示漢語發聲的全局動力學特性，該資料庫不是持續穩態發聲數據，而是正常發聲條件下自然發聲資料庫，它包含有漢語語音發聲獨特的動力學特性；我們還錄製了麻痹、聲帶小結、水腫等多種病理條件下的發聲數據；我們建立了可用於漢語語音分析的全局非線性動力學建模理論，並將其運用於漢語語音的全局動力學特性分析，在此基礎上，我們還提出了一種基於全局動力學模型的漢語語音編碼壓縮方法；我們還提出了一系列發聲過程生理數據採集的新方法，針對喉部的複雜結構，我們提出了超聲-光聲聯合成像機制以及不完整數據條件下的成像機制，此外，我們還提出並試製了利用超聲反射法測量聲道截面面積的方法。 本項目的研究揭示了時變漢語語音的全局動力學特性，能夠幫助人們深入地認識人類發聲現象，具有重要的科學意義；漢語語音的全局動力學模型還提供了一種大壓縮比、高自然度的語音壓縮技術，在語音通信、編碼、識別等領域具有重要套用前景；此外，基於本項目研究需要而發展起來的多種成像和測量方法，不僅可以運用於喉部聲帶成像和聲道測量，而且可以有效地拓展到其它成像領域，因此具有重要而廣泛的生物醫學套用價值。
