|
|
Measurement of contact stress in a self-oscillating model of human vocal folds
Horáček, Jaromír ; Bula, Vítězslav ; Veselý, Jan ; Radolf, Vojtěch
The contribution presents in vitro measurement of contact stress in the artificial vocal folds made of a silicon rubber excited by airflow with synchronous registration of the flow induced vocal fold vibrations using a high speed camera, measurement of subglottal dynamic and mean air pressure and the generated acoustic signal. The measured maximum impact stress, maximum glottal opening and sound pressure level are compared with data found in excised larynges as well as with the values numerically simulated by the aeroelastic model of vocal fold self-oscillations.
|
|
|
Experimental investigation of air pressure and acoustic characteristics of human voice. Part 1: Measurement in vivo
Horáček, Jaromír ; Radolf, Vojtěch ; Bula, Vítězslav ; Veselý, Jan ; Laukkanen, A. M.
This contribution is aimed to provide material that can be used to develop more realistic physical models of voice production. The experimental methodology and the results of measurement of subglottal, oral (substitute for subglottic) and acoustic air pressure (captured at a distance of 20 cm in front of the subject’s mouth) are presented. The data were measured during ordinary speech production and when the acoustic impedance and mean supraglottal resistance were raised by phonating into differently sized tubes in the air and having the other end submerged under water. The results presented in time and frequency domain show the physiological ranges and limits of the measured pressures in humans for normal and extreme phonation.
|
|
|
Computer simulation of musical singer’s voice based on MRI and acoustic measurement
Radolf, Vojtěch ; Nissinen, A. ; Laukkanen, A. M. ; Havlík, R. ; Horáček, Jaromír
An inverse method was used to estimate the vocal tract geometry as a 1D model on the basis of acoustical characteristics of a professional musical singer before and after vocal exercising. The basic geometrical data for the model were obtained from MRI registered during sustained phonation of vowels [a:], [i:], [u:] produced in naive and professional ways. The model was used for numerical simulations of the voice signals. The results of simulation were compared to the acoustic recordings. According to the results, a singer’s formant cluster was accomplished after exercising. It seemed to be due to lowering of the larynx and lengthening and narrowing of the epilarynx. There was a qualitative agreement between 3D measurements of MRI and the results of modeling. The results suggest that for a singer’s formant cluster a relatively low pharynx over epilarynx ratio may be sufficient, at least if the larynx lowers.
|
|
|
Analýza vlivu piriformních dutin na akustické vlastnosti vokálního traktu
Radolf, Vojtěch
Byla provedena analýza několika matematických testovacích modelů a modelu lidského vokálního traktu s dutinami piriform sinus (PS). Použitá metoda je založena na 1D akustické vlnové rovnici, s uvažováním viskózních ztrát a ztrát vyzařovací impedancí, aplikované na kuželové elementy ve frekvenční oblasti. Analýza prokázala, že 1D model je schopen postihnout rozdíly v akustických veličinách vokálního traktu při jeho rozvětvení do dutin PS. Uvažovaný model však zahrnuje PS velmi malých rozměrů (délka 9 mm), které vyvolají změny daleko za frekvenční oblastí 4-5 kHz. Právě v této oblasti pozoroval změny Dang&Honda (1996) na svých modelech s PS o délce až 20mm.
|
|
| |
|
|
1D modeling of the influence of velopharyngeal insufficiency on phonation of vowels
Radolf, Vojtěch ; Vampola, T.
Velopharyngeal insufficiency is modeled in frequency domain by the transfer matrix method in connection with conical acoustical elements. The vocal tract is considered as a branched system with two nasal ducts. The influence of viscous losses and radiation impedance both at the level of the lips and at the level of the nostrils are considered. Configuration of the vocal tract corresponds to the vowel /a:/. The modal analysis is performed and the results are compared with those gained from 3D FEM models.
|
|
| |
|
|
PROBLÉMY MATEMATICKÉHO MODELOVÁNÍ PĚVECKÉHO FORMANTU
Radolf, Vojtěch
Tento příspěvek spadá svým obsahem do oblasti akustiky v biomechanice. Ve spolupráci s foniatrickými pracovišti v ČR byly již dříve vytvořeny prostorové a následně zjednodušené geometrické modely akustických vokálních dutin člověka při fonaci samohlásek. Na těchto modelech byly zjišťovány dynamické charakteristiky pomocí různých matematických modelů. Jedním z cílů projektu, v rámci kterého tato práce vznikla, je i výzkum výrazného rezonančního vrcholu v oblasti okolo 3 kHz ve spektru hlasu operních zpěváků, tzv. pěveckého formantu. Ten podle dosavadních výzkumů vzniká zřejmě shlukem třetího, čtvrtého a pátého formantu. Naše jednodimenzionální (myšleno z hlediska předpokládaného šíření zvukových vln, nikoliv z hlediska geometrického uspořádání) matematické modely byly navrženy s cílem obecně nalézt takovou konfiguraci akustických dutin, při které dojde k vybuzení předem definovaných akustických rezonancí. Jedná se o tzv. ladění formantů. Pomocí těchto modelů byla tedy modelována i úloha nalézt geometrii vokálního traktu vhodnou pro vznik pěveckého formantu.
|
|
|
Optimalizace rezonančních vlastností vokálního traktu člověka změnou průřezů i délek akustických elementů
Radolf, Vojtěch
Téma příspěvku je zaměřeno na optimalizační možnosti geometrického tvaru vokálního traktu člověka. Optimalizační proces je vytvořen tak, aby nalezl určitou konfiguraci akustických dutin, v reálných mezích daných fyziologií člověka, která vede k vybuzení předem definované akustické rezonance. Zvláště zajímavá je frekvenční oblast mezi třetím až pátým formantem, která je důležitá pro barvu hlasu a zejména pak pro zpěvný hlas (tzv. pěvecký formant). V práci jsou na konkrétním příkladu porovnány dvě různé 1D optimalizační metody z hlediska výpočetního času a přesnosti řešení. Jedná se o obecnou numerickou metodu hledání minima cílové funkce a energetický iterační postup s použitím bezrozměrných citlivostních funkcí. Variovány byly délky i plochy průřezů jednotlivých kuželových elementů.
|
|
|
Možnosti ladění a optimalizace akustických rezonančních vlastností vokálního traktu člověka
Radolf, Vojtěch ; Vampola, T.
V příspěvku je prezentován optimalizační postup pro nalezení takového geometrického uspořádání dutin vokálního traktu člověka, při kterém dojde k vybuzení předem definované akustické rezonance, zvláště ve frekvenční oblasti mezi třetím až pátým formantem. Úloha je řešena pomocí jednodimensionální metody přenosových matic za použití kuželových akustických elementů a dále numerické metody hledání minima cílové funkce o více proměnných. Výsledky by měly přispět k získání fyzikálních podkladů pro rehabilitaci hlasu, výuku operního zpěvu na hudebních fakultách a k lepšímu pochopení biomechaniky tvorby hlasu.
|
host ::
RSS.