|
|
Modelování proudění vzduchu lidským vokálním traktem při tvorbě hlasu
Kučera, Marek ; Hájek, Petr (oponent) ; Švancara, Pavel (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá výpočtovým modelováním proudění vzduchu lidským vokálním traktem při tvorbě hlasu. V teoretické části je stručně popsána anatomie dýchací soustavy, funkce lidských hlasivek, biomechanika tvorby lidského hlasu a teorie proudění. Následně je uveden přehled přístupů k výpočtovému modelování tvorby hlasu. V praktické části je popsána tvorba 2D modelů průdušnice a vokálního traktu s různým nastavením hlasivek. Byla vytvořena vhodná síť konečných objemů. V programu ANSYS Fluent bylo řešeno a analyzováno stacionární proudění. Pro nestacionární proudění byl určen vhodný časový krok a následně analyzovány výsledky. Na závěr je řešeno nestacionární proudění s předepsaným pohybem hlasivek.
|
|
|
Analýza vlastních frekvencí a vlastních tvarů skutečně tvarované lidské hlasivky
Horčic, Václav ; Švancara, Pavel (oponent) ; Hájek, Petr (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá modální analýzou modelu vytvořeného na základě 3D skenu lidských hlasivek. Jedná se o model řešený metodou konečných prvků, kde hodnota první vlastní frekvence zhruba odpovídá hodnotě základní frekvence ženských hlasivek. Rešeršní část práce se věnuje přehledu modelů geometrie hlasivek, na který navazuje stručný popis anatomie a fyziologie lidského mluvního ústrojí společně s teorií vzniku lidského hlasu. Konečnoprvkový model je vytvořen s využitím skenu 3D hlasivek v komerčním programu ANSYS Workbench ve kterém je i řešen metodou konečných prvků.
|
|
|
Modelování interakce mezi hmotovým modelem hlasivky a tekutinou
Řeřuchová, Ivana ; Švancara, Pavel (oponent) ; Hájek, Petr (vedoucí práce)
Diplomová práce spadá do oblasti biomechaniky lidského hlasu a bioakustiky. Zabývá se modelováním hmotových modelů hlasivek v interakci s proudícím vzduchem a vokálním traktem. Konkrétně se jedná o dvouhmotový a tříhmotový body-cover model. Interakce je řešena pomocí metody konečných diferencí, kmitání hlasivek je zprostředkováno pohybovými rovnicemi, proudění je simulováno Bernoulliho rovnicí a akustika je zde zavedena pomocí elektro-akustické analogie jako akustický obvod. Práce také obsahuje základy anatomie hrtanu, fyziologie lidského hlasu a přehled doposud publikovaných hmotových modelů hlasivek, tedy modelů s nízkým počtem stupňů volnosti.
|
|
|
Využití metody přenosových matic při řešení modálních charakteristik vokálního traktu
Meisner, Patrik ; Švancara, Pavel (oponent) ; Hájek, Petr (vedoucí práce)
V první části této bakalářské práce je popsána anatomie vokálního traktu, tvorba hlasu a jeho modifikace. V závěru první části jsou uvedeny některé patologie. Obsahem druhé části jsou dříve publikované výpočtové modely vokálního traktu a následně řešena metoda přenosových matic pro českou samohlásku [u:]. Metodou přenosových matic je provedena modální analýza, jejímž výstupem jsou první tři vlastní frekvence. Tyto vypočtené frekvence jsou následně porovnávány s hodnotami v literatuře a s hodnotami získanými metodou konečných prvků.
|
|
|
Náhradní hlasivky pro generování zdrojového hlasu: Počítačové modelování funkce hlasivek
Matug, Michal ; Vampola, Tomáš (oponent) ; Horáček, Jaromír (oponent) ; Švancara, Pavel (vedoucí práce)
Práce se zabývá výpočtovým modelováním funkce lidských hlasivek a vokálního traktu s využitím metody konečných prvků (MKP). Hlas hraje klíčovou roli v lidské komunikaci. Proto je jedním z důležitých cílů současné medicíny vytvořit umělé hlasivky, které by mohly být implantovány pacientům, kterým musely být odstraněny jejich hlasivky původní. Pro pochopení principů tvorby hlasu, určení parametrů, které musí umělé hlasivky splňovat a ověření jejich funkčnosti je možno využít výpočtového modelování. První část práce se zabývá výpočtovým modelováním pro tvorbu lidského hlasu šeptem. V této kapitole byl na MKP modelu vokálního traktu a průdušnice zkoumán vliv velikosti mezihlasivkové mezery na rozložení vlastních frekvencí pro jednotlivé samohlásky. Dále je v práci prezentován rovinný (2D) konečnoprvkový model samobuzeného kmitání lidských hlasivek v interakci s akustickými prostory vokálního traktu. Rovinný model vokálního traktu byl vytvořen na základě snímků z magnetické rezonance (MRI). Pro řešení interakce mezi strukturou a tekutinou je použito explicitní výpočtové schéma s oddělenými řešiči pro strukturu a pro proudění. Vytvořený výpočtový model zahrnuje: velké deformace tkáně hlasivek, kontakt mezi hlasivkami, interakci mezi strukturou a tekutinou, morfování sítě vzduchu podle pohybu hlasivek (metoda Arbitrary Lagrangian-Eulerian), neustálené viskózní a stlačitelné nebo nestlačitelné proudění popsané pomocí Navier-Stokesových rovnic a přerušování proudu vzduchu během uzavření hlasivek. Na tomto modelu jsou zkoumány projevy změn tuhosti a tlumení jednotlivých vrstev (zejména pak laminy proprii). Součástí této výpočtové analýzy je také porovnání chování hlasivek pro stlačitelný a nestlačitelný model proudění. Ze získaných výsledků výpočtu MKP modelu jsou následně vytvářeny videokymogramy (VKG), které umožňují porovnat pohyb mezi jednotlivými variantami modelu a se skutečnými lidskými hlasivkami. V další části práce je potom prezentován prostorový (3D) MKP model samobuzeného kmitání lidských hlasivek. Tento prostorový model vznikl z předchozího rovinného modelu vytažením do třetího rozměru. Na tomto modelu byl opět porovnáván vliv použití stlačitelného a nestlačitelného modelu proudění na pohyb hlasivek a vytvářený zvuk s využitím videokymogramů a zvukových spekter. Poslední část práce se zabývá jednou z možností náhrady přirozeného zdrojového hlasu v podobě plátkového elementu. Chování plátkového elementu bylo zkoumáno na výpočtovém a experimentálním modelu. Experimentální model umožňuje změny v nastavení vzájemné polohy plátku vůči dorazu a provádění akustických a optických měření.
|
|
|
Využití metody přenosových matic při řešení modálních charakteristik vokálního traktu
Meisner, Patrik ; Švancara, Pavel (oponent) ; Hájek, Petr (vedoucí práce)
V první části této bakalářské práce je popsána anatomie vokálního traktu, tvorba hlasu a jeho modifikace. V závěru první části jsou uvedeny některé patologie. Obsahem druhé části jsou dříve publikované výpočtové modely vokálního traktu a následně řešena metoda přenosových matic pro českou samohlásku [u:]. Metodou přenosových matic je provedena modální analýza, jejímž výstupem jsou první tři vlastní frekvence. Tyto vypočtené frekvence jsou následně porovnávány s hodnotami v literatuře a s hodnotami získanými metodou konečných prvků.
|
|
|
Náhradní hlasivky pro generování zdrojového hlasu: Počítačové modelování funkce hlasivek
Matug, Michal ; Vampola, Tomáš (oponent) ; Horáček, Jaromír (oponent) ; Švancara, Pavel (vedoucí práce)
Práce se zabývá výpočtovým modelováním funkce lidských hlasivek a vokálního traktu s využitím metody konečných prvků (MKP). Hlas hraje klíčovou roli v lidské komunikaci. Proto je jedním z důležitých cílů současné medicíny vytvořit umělé hlasivky, které by mohly být implantovány pacientům, kterým musely být odstraněny jejich hlasivky původní. Pro pochopení principů tvorby hlasu, určení parametrů, které musí umělé hlasivky splňovat a ověření jejich funkčnosti je možno využít výpočtového modelování. První část práce se zabývá výpočtovým modelováním pro tvorbu lidského hlasu šeptem. V této kapitole byl na MKP modelu vokálního traktu a průdušnice zkoumán vliv velikosti mezihlasivkové mezery na rozložení vlastních frekvencí pro jednotlivé samohlásky. Dále je v práci prezentován rovinný (2D) konečnoprvkový model samobuzeného kmitání lidských hlasivek v interakci s akustickými prostory vokálního traktu. Rovinný model vokálního traktu byl vytvořen na základě snímků z magnetické rezonance (MRI). Pro řešení interakce mezi strukturou a tekutinou je použito explicitní výpočtové schéma s oddělenými řešiči pro strukturu a pro proudění. Vytvořený výpočtový model zahrnuje: velké deformace tkáně hlasivek, kontakt mezi hlasivkami, interakci mezi strukturou a tekutinou, morfování sítě vzduchu podle pohybu hlasivek (metoda Arbitrary Lagrangian-Eulerian), neustálené viskózní a stlačitelné nebo nestlačitelné proudění popsané pomocí Navier-Stokesových rovnic a přerušování proudu vzduchu během uzavření hlasivek. Na tomto modelu jsou zkoumány projevy změn tuhosti a tlumení jednotlivých vrstev (zejména pak laminy proprii). Součástí této výpočtové analýzy je také porovnání chování hlasivek pro stlačitelný a nestlačitelný model proudění. Ze získaných výsledků výpočtu MKP modelu jsou následně vytvářeny videokymogramy (VKG), které umožňují porovnat pohyb mezi jednotlivými variantami modelu a se skutečnými lidskými hlasivkami. V další části práce je potom prezentován prostorový (3D) MKP model samobuzeného kmitání lidských hlasivek. Tento prostorový model vznikl z předchozího rovinného modelu vytažením do třetího rozměru. Na tomto modelu byl opět porovnáván vliv použití stlačitelného a nestlačitelného modelu proudění na pohyb hlasivek a vytvářený zvuk s využitím videokymogramů a zvukových spekter. Poslední část práce se zabývá jednou z možností náhrady přirozeného zdrojového hlasu v podobě plátkového elementu. Chování plátkového elementu bylo zkoumáno na výpočtovém a experimentálním modelu. Experimentální model umožňuje změny v nastavení vzájemné polohy plátku vůči dorazu a provádění akustických a optických měření.
|
host ::
RSS.