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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