第1章 嗓音医学工程学基础 1
1.1 嗓音医学工程学简介 1
1.1.1 嗓音言语医学 1
1.1.2 嗓音医学工程学 2
1.2 发声系统 3
1.2.1 喉下腔 3
1.2.2 喉腔 4
1.2.3 喉上腔 5
1.2.4 喉软骨 5
1.2.5 喉肌 7
1.3 嗓音产生的基本原理 9
1.3.1 声带振动机理 9
1.3.2 喉发声调节机制 10
1.3.3 声学基础 13
1.4 语音产生的神经控制 14
1.4.1 喉神经 15
1.4.2 语音产生的大脑控制 15
1.5 现有嗓音学研究方法 16
1.5.1 语音声学参数检测 16
1.5.2 发声空气动力学测量 19
1.5.3 喉动态镜和喉高速摄影 22
1.5.4 声带振动的声门图 23
1.5.5 声带振动组织力学 26
1.5.6 喉肌电图 28
1.6 本章小结 29
参考文献 29
第2章 发声空气动力学物理与数学建模 35
2.1 发声空气动力学建模的理论基础 35
2.1.1 语音激励模型 35
2.1.2 生物物理因素 36
2.1.3 准稳态假设理论 36
2.2 喉物理模型 37
2.2.1 喉物理模型建立的意义 37
2.2.2 喉物理模型的发展 38
2.2.3 离体喉模型 39
2.2.4 活体喉模型 40
2.3 声门几何参量的发声空气动力学数学及物理建模 41
2.3.1 数学建模方法 41
2.3.2 声门倾角对喉物理模型内压力速度场分布及发声的影响 42
2.3.3 声门上下表面角对声门腔内压力场及发声的影响 50
2.3.4 声门入口半径对声门内压力场及发声的影响 56
2.4 喉腔内表面参量及不同发声条件的空气动力学建模 62
2.4.1 不同假声带及喉室形状对声门腔内准稳态流场及发声的影响 62
2.4.2 正常语音发声周期内及不同直径下声门腔内流场变化及其与发声参量的关系 72
2.4.3 全喉与半喉模型声门区准稳态流场分布 78
2.5 本章小结 85
参考文献 85
第3章 声门图与声带振动模式 91
3.1 光声门图信号起源 91
3.1.1 光声门图信号模型 91
3.1.2 光声门图模型讨论 93
3.2 电声门图采样场理论 94
3.2.1 电声门图场扰动理论 95
3.2.2 电声门图信号模型 98
3.2.3 电声门图灵敏度空间分布 103
3.2.4 电声门图调制度公式 109
3.2.5 横向电声门图与声带振动的关系 109
3.2.6 电声门图微音器效应 111
3.3 电声门图信号特征 114
3.4 电声门图信号处理与参数提取 116
3.4.1 电声门图信号预处理 116
3.4.2 电声门图的参数提取 122
3.5 斜置电声门图 125
3.5.1 发声的多信号同步采集系统与方法 126
3.5.2 斜置电声门图设计与参数提取 128
3.5.3 SEGG信号与声带振动相位间关系的验证 129
3.5.4 SEGG的信号幅度 130
3.5.5 SEGG提取的速度和速度比 132
3.5.6 SEGG提取的平均声门闭合商 133
3.6 超声声门图 135
3.6.1 基于超高速平面波和SEGG的成像和记录系统 136
3.6.2 从平面波超声图像中提取超声声门图曲线 137
3.6.3 超声声门图曲线的特征点 139
3.6.4 超声声门图曲线的特征参数 143
3.6.5 超声声门图和电声门图的优点 143
3.7 线性预测反滤波声门图 144
3.7.1 语音单通道线性预测反滤波声门图 145
3.7.2 语音-电声门图双通道线性预测反滤波声门图 146
3.7.3 气流电声门图双通道线性预测反滤波声门图 147
3.7.4 语音气流混合式线性预测反滤波声门图 148
3.7.5 反滤波声门图再处理 149
3.7.6 反滤波声门图实验结果分析 149
3.8 声门图声带质量运动学建模仿真 152
3.8.1 声带振动运动学模型与位移函数 152
3.8.2 声门图波形数学模型 154
3.8.3 声门图波形仿真计算 158
3.9 声门图特征参数与声带振动模式 165
3.9.1 正常男女性不同发声方式及其特征参数 165
3.9.2 喉病声带振动方法及其特征参数 167
3.9.3 声带扰动参数的分布 175
3.10 本章小结 175
参考文献 176
第4章 声带组织力学及其振动高速成像 180
4.1 声带的组织力学特性及其模型 180
4.1.1 声带振动的组织力学特性 180
4.1.2 声带被覆层振动模型 184
4.1.3 声带体层-被覆层分层模型 187
4.1.4 咽食管模型 189
4.1.5 声带振动组织力学特性的实验测量方法 191
4.2 电声门图同步的高速摄影成像 193
4.2.1 影响声带组织力学参数提取精度的因素 193
4.2.2 高速摄影喉镜和电声门图同步成像检测系统 194
4.2.3 亚像素级声门边缘检测和直接参数提取 198
4.2.4 双质量块模型参数优化 202
4.2.5 组织力学参数反求与分析 205
4.3 声带振动的超声成像 211
4.3.1 喉的常规超声成像 211
4.3.2 高帧率超声与高速摄影同步成像 213
4.3.3 电声门图同步的高帧率超声成像 223
4.4 电声门图同步的超声喉动态镜 238
4.4.1 电声门图同步的超声喉动态镜原理 238
4.4.2 电声门图同步的超声喉动态镜系统 240
4.4.3 超声喉动态镜系统测试 245
4.5 声带的光学相干断层成像 248
4.6 本章小结 252
参考文献 252
第5章 病理语音重建 258
5.1 病理语音重建方法 258
5.1.1 食管语音 259
5.1.2 气管食管语音 259
5.1.3 电子喉语音 260
5.2 电子喉元音重建 262
5.2.1 电子喉嗓音源与重建元音 263
5.2.2 具有声道特征补偿的电子喉声门上元音嗓音源 265
5.2.3 不同元音嗓音源及其重建元音的声学特征 273
5.3 电子喉辅音重建 297
5.3.1 基于辅元结构音节的重建方法 298
5.3.2 嗓音源参数设置 299
5.3.3 重建辅音的感知听觉评价 303
5.4 电子喉自动控制 307
5.4.1 电子喉自动控制缺失 307
5.4.2 基于颈部肌电信号的电子喉自动控制 308
5.4.3 基于视觉语音特征的电子喉自动控制 313
5.4.4 基于视觉语音特征的电子喉发声起止控制性能 317
5.4.5 基于视觉语音特征的电子喉嗓音源控制性能 333
5.4.6 基于轨迹球运动的汉语声调控制 348
5.5 本章小结 360
参考文献 360
第6章 电子喉语音增强与评价 365
6.1 电子喉语音的噪声 365
6.2 电子喉语音的谱减增强方法 366
6.2.1 经典谱减法 366
6.2.2 电子喉语音的噪声估计 368
6.2.3 基于感知加权滤波器的电子喉语音增强 370
6.2.4 基于人耳听觉掩蔽模型的电子喉语音增强 382
6.3 电子喉语音的自适应增强方法 392
6.3.1 基于自适应滤波的电子喉语音增强 392
6.3.2 基于ANC-ICA的电子喉语音增强 393
6.3.3 语音增强效果 395
6.4 电子喉语音的小波包增强方法 398
6.4.1 小波变换与小波包 398
6.4.2 基于自适应小波包变换的电子喉语音增强 401
6.4.3 语音增强效果 404
6.5 电子喉语音增强系统 407
6.5.1 系统设计 407
6.5.2 系统实现 408
6.5.3 系统性能 412
6.6 电子喉语音评价 414
6.6.1 电子喉语音的空气动力学分析 414
6.6.2 电子喉语音的心理声学评价 423
6.6.3 电子喉语音和食管语音的声调特性 430
6.7 本章小结 444
参考文献 445
第7章 大脑语音加工机制 450
7.1 语音加工脑功能研究方法 450
7.1.1 语音加工脑功能模型 450
7.1.2 实验设计 453
7.1.3 数据的采集与分析 454
7.2 语音听觉 459
7.2.1 声音感知 459
7.2.2 语音处理 461
7.2.3 语音理解 461
7.3 语音表达 462
7.3.1 构音器官的运动皮层功能定位 462
7.3.2 语音表达的大脑控制 462
7.3.3 基频微扰响应特性 463
7.3.4 多语种语音表达 464
7.4 语言功能障碍 464
7.4.1 失语症 465
7.4.2 听觉异常 465
7.4.3 构音障碍 465
7.4.4 喉癌 466
7.5 本章小结 466
参考文献 467