汉语普通话空气动力学参数建模及实时评测系统研究

Speech aerodynamics plays an important role in linguistics and medicine. The study includes four parts: Chinese mandarin aerodynamic corpus, Chinese mandarin aerodynamic analysis, Chinese mandarin aerodynamic parameter modelling and interactive Chinese mandarin aerodynamic real-time evaluating system. (1) Establishing Chinese mandarin aerodynamic corpus from 800 normal speakers, and acquire speech, EGG, airflow and air-pressure signals simultaneously. The corpus takes the sustained vowels and syllables as the main part. (2) Extracting the parameters from speech, voice and aerodynamic aspects to study their inter-relationship for Chinese mandarin phoneme aerodynamic parameter analysis. (3) Constructing the statistical models for Chinese mandarin PAS 6600 signals and 45 parameters for phoneme aerodynamic factors in different ages and gender phonemic pattern research, this aims at reveal the aerodynamics mechanism of language speech in theory. (4) Using statistical method to set up 16 groups of aerodynamics parameter modelling according to ages and genders, in order to build Chinese mandarin speakers’ aerodynamic evaluating standards for realizing the interactive mandarin aerodynamic real-time evaluating system which can be applied into language teaching, vocal training and medical aided diagnosis as a practical utility tool.

言语空气动力学在语言学和医学上都有着重要的作用。研究内容包括四部分：汉语普通话空气动力学语料库、汉语普通话空气动力学分析、汉语普通话空气动力学参数建模和交互式汉语普通话空气动力学实时评测系统。1）构建汉语普通话800名正常发音人的大型空气动力学语料库，同时采集语音、EGG嗓音、气流和气压信号，语料以持续元音和音节为主。2）提取语音参数、嗓音参数和空气动力学参数，研究参数之间的关系，进行汉语普通话音位空气动力参数分析。3）建立汉语普通话气流气压信号的几何模型和45参数的统计模型，进行音位空气动力学参数在不同年龄和性别音位格局研究，从理论上揭示语言发声的空气动力学机制。4）利用统计学方法，按照年龄和性别建立16组空气动力学参数常模，建立汉语普通话发音人的空气动力学评测标准，最终实现交互式汉语普通话空气动力学实时评测系统，为语言教学、声乐训练和医学辅助诊断提供实用的工具。

言语空气动力学的言语科学研究，有着揭示人类发音激励的理论价值和在语言学以及医学上广泛的应用价值，对言语科学研究的基础理论和方法的拓展有着重要的实证作用。本项目构建不同年龄段的大型汉语普通话正常发音人的空气动力学语料库，同时采集语音、EGG 嗓音、气流和气压信号，语料以持续元音和音节为主。一方面探讨汉语普通话发音的生理和物理学机制，另一方面建立汉语普通话的空气动力学常态模型。研究各项空气动力学参数在年龄、性别、音位等方面分布，建立空气动力学参数在年龄和性别上的格局。完成的工作主要包括四点：1）构建汉语普通话正常发音人的大型空气动力学语料库。2）提取语音参数、嗓音参数和空气动力学参数，研究参数之间的关系，进行汉语普通话音位空气动力参数分析。3）建立汉语普通话气流气压信号的几何模型，进行音位空气动力学参数在不同年龄和性别音位格局研究，从理论上揭示语言发声的空气动力学机制。4）利用统计学方法，建立不同年龄组的空气动力学参数常模，建立汉语普通话发音人的空气动力学评测标准，最终实现交互式汉语普通话空气动力学实时评测系统，为语言教学、声乐训练和医学辅助诊断提供实用的工具。.项目资助发表了13篇论文，详见成果统计表。培养博士研究生1名、硕士研究生6名。项目经费严格地按照计划支出。主办了亚太信号与信息处理联合会2019年会会议（兰州，2019.11），其中语音生理信号处理为一个专题。为了从研究方法和内容上进一步扩展本研究，在2019年申请到了国家自然基金项目“基于语音、嗓音、气流气压信号的藏语音节模型研究（批准号：11964034）。