音高和时长在普通话轻声知觉中的作用

目的在于探讨音高和时长两种因素在普通话轻声知觉中的作用方式以及比较两种因素所起作用的大小。使用了心理-声学的实验方法,所用刺激为音高和时长得到控制的15组合成的双音节语音词,要求33名普通话母语者对所有刺激的重音类型进行“重重”或“重轻”的强迫性选择判断。结果表明: (1)音高和时长对于普通话轻声的知觉均有显著作用, (2)音高对于轻声知觉的作用明显大于时长, (3)音高曲线的起点、高音点和调型曲拱均对轻声的知觉起作用。这些实验结果与自然语音中轻声的声学特征基本上是互相对应的,但也存在一定程度的差别。这些差别说明,自然语音中轻声的某些声学特征只是羡余特征而非音系特征。     

不同语调条件下的声调音高实现

从调类个性、句中位置和重音级别3个层面的语音分析,考察普通话4个声调在不同语调条件下的音高实现。目标词被置于3种不同的焦点位置(即句重音最强的位置)和两种不同的非焦点位置(即非句重音位置)上,对目标词的调域以及目标声调的高音点和低音点进行了观察分析。实验结果表明,(1)在焦点条件以及非焦点条件下,阳平的音高位于调域的中低音区,去声低音点的理论调值尽管低于阳平低音点,但去声低音点在音高实现上往往接近阳平低音点甚至会高于阳平低音点;(2)焦点在句首位置表现为调域向上下两个方向扩展,在句末位置则表现为调域整体上抬,但不同声调的高音点并不都与调域上限同比例变化,不同声调低音点的变化也并不都与调域下限同比例变化;(3)重音后音节的音高对焦点音节的依赖关系受音步组合关系的制约,焦点和焦点后音节若在同一音步内,焦点后音节的音高与焦点音节的音高关系类似轻声音节与其前接非轻声音节的音高关系,焦点和焦点后音节之间如果存在音步边界,焦点后音节的音高表现出一定的独立性。这些结果说明了语句中声调音高实现的复杂性,一个具有较好预测性的汉语普通话语调模型的建立需要包括焦点结构、韵律结构、协同发音、调类个性等不同层面信息的诸多细节化规则。     

不同语调条件下的声调音高实现

从调类个性、句中位置和重音级别3个层面的语音分析,考察普通话4个声调在不同语调条件下的音高实现。目标词被置于3种不同的焦点位置(即句重音最强的位置)和两种不同的非焦点位置(即非句重音位置)上,对目标词的调域以及目标声调的高音点和低音点进行了观察分析。实验结果表明,(1)在焦点条件以及非焦点条件下,阳平的音高位于调域的中低音区,去声低音点的理论调值尽管低于阳平低音点,但去声低音点在音高实现上往往接近阳平低音点甚至会高于阳平低音点;(2)焦点在句首位置表现为调域向上下两个方向扩展,在句末位置则表现为调域整体上抬,但不同声调的高音点并不都与调域上限同比例变化,不同声调低音点的变化也并不都与调域下限同比例变化;(3)重音后音节的音高对焦点音节的依赖关系受音步组合关系的制约,焦点和焦点后音节若在同一音步内,焦点后音节的音高与焦点音节的音高关系类似轻声音节与其前接非轻声音节的音高关系,焦点和焦点后音节之间如果存在音步边界,焦点后音节的音高表现出一定的独立性。这些结果说明了语句中声调音高实现的复杂性,一个具有较好预测性的汉语普通话语调模型的建立需要包括焦点结构、韵律结构、协同发音、调类个性等不同层面信息的诸多细节化规则。      

汉语语句重音对音高和音长的影响

提高汉语合成语音的自然度的关键是要建立一个完善的汉语韵律模型．本文以连续的广播语言为研究对象,对汉语中语句重音对韵律特征参数的影响进行了初步探讨,分析了不同语句重音条件下音长和音高的变化及其相互关系,指出：（1）音高是语句重音的基本表达手段,随着语句重音级别的提高,音高分布曲线向高频方向推移。（2）在连续语流中词被‘重读”和“轻读”的情况下,音长分布出现双峰,表示它们的音长有的受语句重音的影响,有的不受语句重音的影响。（3）在“正常”、“重读”和“轻读”王种情况下,音高和音长的相互关系分别是：不相关、负相关和正相关,证实了汉语语句重音音高和音长之间的互补关系。这些研究结果为汉语会成系统中韵律模型的建立提供了基础。在此基础上,本文又用神经网络对连续语音的语句重音进行了部分标注,开集中的分类结果正确率为63％,对语音数据中重音等级的自动标注方法作了探索。     

北京话声调分布区的知觉研究

声调分布区问题是研究声调信息是由字音的整个带音部分，还是由其韵母或主要元音所携带。本文采用感知实验方法研究这个问题。从一位说北京话的男青年单说的“癌”、“矮”和“爱”；“羊”、“养”和“样”；“苗”、“秒”和“妙”及“前”、“浅”和“欠”切割得到的刺激声，由１０位受试者作辨认实验，其结果表明，当字音Ｆ０曲线有明显的“弯头”和“降尾”，单说的字音声调的音高感知与浊辅音声母或介音及鼻音韵尾或元音韵尾无关；甚至当字音Ｆ０曲线的“降尾”不明显，鼻音韵尾或元音韵尾与字音声调音高的感知也无关。调型段起始和末了部分中的Ｆ０也可能跟字音的声调音高无关。总而言之，对北京话单说的声调来说，不仅可以把浊辅音声母或介音，而且也可以把鼻音韵尾或元音韵尾排除在声调分布区之外，因而，北京话单说的声调信息主要由主要元音及其过渡携带。弯头段和降尾段里的Ｆ０不是人们特意产生的，人们特意产生的只是在调型段里的Ｆ０；浊辅音声母、介音、鼻音韵尾和元音韵尾跟声调无关，声调信息主要存在于主要元音（及其声学过渡）上，因此可以说，Ｆ０跟字音声调音高相联系的函数是不连续的；字音里的Ｆ０并不都能引起其声调音高的感知。     

汉语语句中重读音节音高变化模式研究

对汉语重读音节知觉的音高线索及句中重读音节的音高变化模式进行了研究。论文分3部分:重音知觉实验、问答匹配实验和语料库分析。重音知觉实验主要考察了重音知觉的音高线索,主要是高音点、低音点对重音知觉的贡献。重读音节音高变化模式的研究,一方面从发音人的角度,用问答匹配实验,选取/DAO4/为代表音节,设计少量实验句请多位发音人郎读,系统安排/DAO4/在句中的位置,用问句自然地引导/DAO4/重读或非重读,对这两种情况做比较;另一方面从听者的角度,用语料库分析,对一个大规模语料库通过感知实验进行重音和停顿两方面韵律标注,比较标为重和标为轻的音节的音高值。重音知觉实验结果表明,音域平移和高音点提高都是重音知觉的线索,但是高音点的提高对词重音知觉的作用更明显。重读音节音高变化模式的两项研究表明,重读音节的音高在高音线－低音线渐降汉语语调模式上变化,高音点的提高是重读音节音高变化的主要声学表现,低音点的变化更多地受到低音线渐降的限制,变化的幅度不十分明显,而且不足必须提高。高音线－低音线双线语调模型中,高音线起落的变化,前后音节高音点的对比关系表明句中音节的重读程度。     

普通话与台湾国语声调的对比分析

本文对普通话和台湾国语的单字调和语句中声调的音高、音长进行了研究．结果表明,由于受到闽南话的影响台湾国语阴平和阳平在音高表现上和相应的普通话音节有所不同;普通话上声是“曲折调”,其后半段的调型特征为“微升”,台湾国语上声是“低降调”;单念时普通话声调的时长为,上>阳>阴>去,台湾国语则为,阴>阳>上>去。二者在语句中声调的差异主要表现为:普通话阳平是“中升调”,而台湾国语阳平是“中平调”;韵律短语边界效应在台湾国语中的作用力更大;受边界效应影响时,普通话各声调音节的时长延长基本上是相同的,而台湾国语中阴平和阳平延长的程度显著大于上声和去声;时长统计结果表明,语句中普通话上声长于去声,短于阴平和阳平,而台湾国语上声则是四个声调中最短的。     

韵律短语边界对降阶和焦点后音高骤降的影响

通过设计特定声调组合和语境的实验室语句,考察了韵律短语边界对语句中降阶和焦点后音高骤降的影响规律,以及降阶和焦点的作用域。结果发现,在由两个韵律短语组成的语句中,韵律短语边界会阻断前一短语中的降阶作用,降阶的作用域是韵律短语。焦点的实现与降阶不同:焦点后的正向音高降低作用会跨越韵律短语边界,使得后一韵律短语的高音线明显降低;如果后一韵律短语中有降阶,则焦点的跨边界音高降低作用会与降阶作用累积在一起,产生更低的高音线,说明焦点的作用域是语调短语。但当后一韵律短语也出现焦点时,音高重置阻断了前一短语中焦点的正向音高降低作用,此时两个焦点分别独立地实现。      

汉语语调音高下倾的实验研究

通过提取和分析特定声调组合的实验室语句的音高曲线,探讨了确定条件下的汉语语句音高下倾趋势。分析结果表明,在不同类型声调组合的陈述句中,低音线清晰地呈现出以韵律短语为基本单元的下倾现象,下倾的斜率与韵律短语长度成反比.声调组合不同,以及承载下倾特征点的音节在韵律词中的位置不同,都会导致低音线下倾的斜率不同。具体表现为:(1)当低音点处于韵律词词首时,低音线斜率的绝对值大于低音点处于韵律词词末时的绝对值;(2)韵律短语音高下倾程度还受其在句中所处位置的影响,句首韵律短语的下倾程度大于旬末韵律短语的下倾程度;(3)主句包含多个韵律短语时,它们的低音线起点可以是依次单调递降的,具体的下倾模式受短语之间句法语义关系的制约。      

柯尔克孜族学生汉语单字调声学实验研究

利用Praat语音分析软件,对柯尔克孜族学生汉语单字调进行了声学实验研究。实验选取22个汉语普通话单音节词,在规定的采样率和采样精度下测试柯尔克孜学生的声调格局、调长、调域,并和普通话水平测试员进行对比,32位被试参与了此项研究。研究发现,柯尔克孜族学生将阴平、阳平读成了微降调,且两条声调曲线非常接近,和普通话调型差别较大;上声调型正确,但调长较短、终点T值偏低;去声发音过于用力,起点触顶,听感上不够自然;阴平调域较宽,其他各个调类的调域较窄。针对以上情况,文章提出了相应的教学参考建议。     

普通话中语段重音对小句声学特征的调节

对汉语普通话新闻语篇朗读语料的分析表明,被置于语段中的小句,作为重音标志的音高和音长将发生变化。语段小句与孤立小句相比,音高变化集中表现在小句调核上,是高音点的整体降低,而不同类别的重音,音高降低的程度不同。在语段中,非语段重音的小句重音呈现出较明显的弱化,即表现为音高降低和音节时长缩短。在多个小句构成的语段中,说话人可以利用各小句重音的强弱变化来实现对语段的韵律调节,进而实现对语篇韵律的整体控制和顺畅的语义表达。语段重音及小句重音的研究将实验语音学引进了播音语言教学,也有助于汉语合成语音的韵律控制。      

高声强下的声饱和及高频调制

无论声源输出级怎样提高,接收声压级再也不能超过某个上限了,这时,声波达到了饱和,这个上限称为饱和声压级。文中假设有限振幅简单波总的衰减等于锯齿波的冲击损耗与空气衰减之和,并考虑到波阵面的发散情况,得到了有限振幅简单波传播衰减的统一表达式及计算声饱和振幅的公式。在管中作了平面波有限振幅声波传播的实验,测得结果与本文理论符合得比弱冲击理论更好。在实验结果中,还观察到简单波逐渐饱和的情况以及叠加于锯齿波上的大量高频调制部分。     

汉语口语与朗读话语陈述句音高比较

汉语语句通常存在音高下倾现象,然而关于语句内部韵律词的具体音高表现目前的研究尚较欠缺。本研究使用的对话语料选自973电话语料库,包括69段对话,涉及79位说话人;朗读话语语料为广播电台两位主持人的新闻播音,长度为221个语句,对语句内部韵律词的高音点、低音点及音域进行了分析,结果显示对话与朗读话语多数语句的音高呈前高后低的走势,不过口语对话较长语句前半段的音高下降趋势不太明显。与朗读话语相比,口语对话韵律词的音域通常比较小。对话语句最后一个韵律词的音域相对较大,而朗读话语内部韵律词的音域大多没有差异。本研究的结果,将有助于语音合成中语句内部韵律词音阶及音域的构拟。      

利用声场频谱频率漂移监测内波的算法改进和实验验证

声场频谱的频率漂移曲线可以用来监测内波。由于简正波幅度剧烈起伏带来的干扰,目前尚无从实验数据中提取频移曲线的有效算法.提出了一种依据实测声学传播数据提取频移曲线的算法。借助于简正波过滤技术,该算法利用相关法从简正波相角之差中提取频率漂移曲线。利用该算法提取的频移曲线与内波导致的跃层起伏具有很高的相似性,这在2011年黄海实验中得到了验证。该算法的优点是可以保留简正波相位差变化导致的频移曲线信息,同时又能有效地抑制简正波幅度起伏带来的干扰,但是需要良好的接收阵阵型来保证简正波分离。      

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利用数值方法研究了双温离子、磁场、非均匀性和波的斜向传播对三维非线性尘埃声孤波振幅和宽度的影响。运用约化摄动法得到描述三维非线性尘埃声孤波的非标准变系数Korteweg-de Vries(KdV)方程。然后把非标准变系数KdV方程变为标准变系数KdV方程,并且得到了此标准变系数KdV方程的近似解析解。研究结果表明,此系统中存在着两种形式的孤波,即压缩型孤波和稀疏型孤波,外部磁场对三维非线性尘埃声孤波的宽度有影响,而对其振幅没有影响。此外,波的相速度与波的斜向传播和非均匀性有着非常紧密的联系。     

基于声门波码本受限的迭代维纳滤波语音增强

对基于全极点模型的迭代维纳滤波语音增强方法进行深入研究,指出声门波波形失真和畸变是导致该种方法增强语音听感质量不好的主要原因。为进一步提高迭代维纳滤波增强语音的听感质量,本文从声门波的恢复和增强入手,提出了基于声门波码本受限的迭代维纳滤波语音增强方法:首先对干净训练语音逆滤波,获取其声门波信号;并基于参数模型分析该声门波,提取其特征参数;再根据声门波及其特征参数对声门波训练集进行κ-均值聚类,生成干净的声门波码本,该码本充分反映了干净语音的有效激励声源模式;用该码本对声门波加以规范和约束,使迭代维纳滤波过程中增强语音的激励声门波处干干净语音有效激励声源模式空间内。模拟实验表明,在同样输入条件下,采用声门波码本受限的迭代维纳滤波方法增强的语音比基于全极点模型的迭代维纳滤波方法增强的语音具有更小的失真,提高了增强语音的听感质量。     

复合听神经动作电位与调幅刺激声包络的时序相关分析

在豚鼠用植入内听道出口处的电极记录了调幅声诱发的复合听神经动作电位，并研究了在声参数系统地变化时反应与调制波之间的时序相关性。所用的调制波有三种：频率固定的连续或短段正弦波（频率范围40Hz－5kHz），频率变化的短段正弦波及小段语音信号。其它声参数变化范围为：载波500Hz－20kHz，调制深度5％－95％，强度20－90dBSPL。对于频率固定的连续或短段正弦调制波，在大多数参数条件下，反应与调制波之间的相关系数（r）相当高：0．80－0．95，在由于参数不适当、反应幅度下降时，r相应地变小。对于频率变化的短段正弦调制波，r在0．66－0．86之间变化。当用语音信号片段作调制波时，反应与调制波之间仍存在一定的相关性（r在0．50左右变化），表明对语音信息在耳蜗水平的编码，时间模式是有效的。文中对听觉时间机理的一些理论及技术要点作了讨论。     

连续话语中双音节韵律词的重音感知

对于从微软亚洲研究院的汉语语音语料库中获得的300个语句中的1,898个双音节韵律词进行了重音感知实验,实验结果表明,连续话语中双音节词的重音感知特点与孤立词的重音感知特点有所不同,它受到词所在的韵律边界的显著影响。在感知实验中,词内两音节的重音得分之差与它们的高音点音高差和时长差都表现出正相关,但与高音点音高差的相关强于与时长差的相关。高音点音高差和时长差在非停顿前不相关,在停顿前为较弱的正相关。实验结果还表明,音节的重音感知受到调型的显著影响。     

振幅型复合计算全息模式波前传感理论及验证

全息模式波前传感器是利用复合全息元件对待测波前中像差模式进行直接测量的一种新型波前传感器,其中的复合全息元件可编码设计多阶Zernike像差模式。提出一种有效方案以编码设计振幅型复合计算全息元件,该方案通过将多个编码有某阶Zernike像差模式的透过率调制扭曲光栅叠加产生振幅型计算全息元件。在小像差近似条件下推导了传感器输出信号与Zernike像差模式系数的解析关系。编码设计了振幅型复合全息图,并研究了其对单阶和多阶Zernike像差模式的探测性能。利用液晶光阀加载复合全息图进行了验证实验。所得实验结果与数值模拟结果基本一致。     

中西方典型乐器音高响度与音色明亮度的研究

为了客观地评价民族乐器与西洋乐器在听觉感知方面的差异,本文利用15种典型的中西方乐器声样本,建立了与音色、响度和音色明亮度有关的15种乐器的感知空间模型,通过这些模型可以预测不同乐器在音高、响度一定时,音色明亮度的感知情况。此外,根据已建立的感知空间模型分别对比弹拨乐器、拉弦乐器和不同类型的吹奏乐器中三种听觉感知属性的变化差异。结果表明,对于中西方典型乐器,音色明亮度随响度的增加而增大,但是响度对音色明亮度的影响程度受到音域和响度范围的影响。民族乐器的音色明亮度随音高的增加而增大,但是西洋乐器的音色明亮度并没有随音高的增加而发生明显的变化。