FE Modeling of Human Vocal Tract Acoustics. Part I: Production of Czech Vowels

0309617 - ÚT 2009 RIV DE eng J - Journal Article
Vampola, T. - Horáček, Jaromír - Švec, J. G.
FE Modeling of Human Vocal Tract Acoustics. Part I: Production of Czech Vowels.
[MKP modelování akustiky lidského vokálního traktu. Část I. : Fonace českých samohlásek.]
Acta Acustica United with Acustica. Roč. 94, č. 3 (2008), s. 433-447. ISSN 1610-1928. E-ISSN 1861-9959
R&D Projects: GA ČR GA106/04/1025
Institutional research plan: CEZ:AV0Z20760514; CEZ:AV0Z10100502
Keywords : biomechanics of voice * FE models of human vocaltract * acoustic modal analysis
Subject RIV: BI - Acoustics
Impact factor: 0.538, year: 2008

Finite element (FE) models open up new possibilities in simulating and understanding production of human voice and speech. this study presents FE models of the human vocal tract for the Czech vowels /a:/, /e:/, /i:/, /o:/, /u:/ which were created from magnetic resonance images of an adult male subject. The high number of elements in the FE models was reduced by introducing acoustic superelements. a novel algorithm for parameterization of the FE models was derived to allow modifying and tuning the model shape according to prescribed acoustic characteristics of the vocal tract. The sound radiation losses at the lips and sound absorption at the vocal tract walls were taken into account. The frequency modal characteristics of the three-dimensional (3D) and one-dimensional (1D) vocal tract models were compared. The results showed that the 1D models can closely replicate the behavior of the 3D vocal tract up to 3000Hz.

MKP modely umožňují nově i simulace produkce lidského hlasu a řeči. Studie se zabývá MKP modely vokálního traktu člověka pro české samohlásky /a:/, /e:/, /i:/, /o:/, /u:/. Modely byly vytvořeny ze snímků magnetické rezonance dospělého muže. Velký počet elementů byl redukován zavedením akustických superelementů. Byl navržen nový algoritmus pro parametrizaci MPK modelů, který umožňuje modifikace a ladění modelů podle předepsaných akustických charakteristik vokálního traktu. Jsou uvažovány radiační ztráty u úst a absorpce zvuku na stěnách vokálního traktu. Porovnány jsou frekvenčně modální charakteristiky 3D a 1D modelů. Výsledky ukazují že 1D modely mohou popisovat chování 3D vokálního traktu do frekvencí 3kHz.
Permanent Link: http://hdl.handle.net/11104/0161698