声道声学研究

本论文研究了声道的声学特性。从历史背景出发（仅列举几位：Galen、Ibn Sina/Avicenna、Mersenne、Hooke、Euler、Kempelen、Abbe Mical、Kratzenstein、Wheatstone、Helmholtz、Riesz、Dudley、Dunn、Kelly、Lochbaum、Chiba、Kajiyama、Saito、Itakura、Burg、Gray 等），最终开发出一种针对声道管模型的改进方案：声道的声学特性通过三维数值模拟进行研究，采用时域有限差分法（FDTD），其中口腔空间通过语音信号参数估计构建，横向结构则通过磁共振成像（MRI）获取。此外，FDTD 也被应用于鼻道（包括鼻旁窦）的声学模拟。鼻道的空间特性源自计算机断层扫描（CT）。研究表明，（绝对）横截面积显著影响声道的共振特性，此外，横截面的实际形状会在传递函数中引入零点。该形状可近似为椭圆轮廓，文中还讨论了一种二维 FDTD 方法。我们对重要的吸收机制进行了建模，并展示了一种将体素的亨氏单位（Hounsfield value）转换为声阻抗的方法，从而提高了模拟精度。本论文还阐明了数值高效 FDTD 实现的一些方面。