【摘要】：基于發(fā)音機(jī)理的語音合成模型模擬語音生成的發(fā)音運(yùn)動和空氣動力學(xué)過程。我們嘗試構(gòu)建一個更加精確的發(fā)音運(yùn)動模型來逼近發(fā)音器官的形態(tài)學(xué)特性,從而得到一個更好的發(fā)音合成系統(tǒng)。目前有兩個主流的建模策略:生理模型和幾何模型。本文基于中文數(shù)據(jù)庫構(gòu)建三維幾何發(fā)音模型,與神經(jīng)生理模型相比較,這一幾何模型忽略復(fù)雜肌肉力的影響。因此,幾何發(fā)音模型的實(shí)時(shí)性隨著運(yùn)算量的減少而得到提高,這使得幾何發(fā)音模型適用于實(shí)時(shí)性要求比較高的應(yīng)用。本文提出了一種基于MRI(磁共振成像)和CBCT(錐形束C T)構(gòu)建三維幾何發(fā)音模型的新方法,由于磁共振成像技術(shù)能夠比較清晰地成像出聲道發(fā)音器官輪廓的形狀,并且磁共振成像技術(shù)對人體造成的傷害較小,因此越來越多的應(yīng)用于語音合成研究。由于骨質(zhì)結(jié)構(gòu)不能在MRI中直接清晰地采集成像,我們采集了CBCT的數(shù)據(jù)來補(bǔ)充骨質(zhì)結(jié)構(gòu)的信息,進(jìn)行上下顎的填補(bǔ)。通過磁共振成像技術(shù)采集得到的發(fā)音器官的數(shù)據(jù)庫,對于構(gòu)建出聲道模型進(jìn)而分析不同發(fā)音帶來的聲道發(fā)音器官形狀的變化規(guī)律具有很大的優(yōu)勢。并且以其建立精確的三維聲道模型,進(jìn)一步對發(fā)音過程的聲道可視化,對于語音教學(xué)應(yīng)用和語音生成機(jī)理分析等都具有重要的意義。本文對中文磁共振數(shù)據(jù)庫中一個受試者的104組發(fā)音數(shù)據(jù)進(jìn)行研究,研究方法具體步驟如下:數(shù)據(jù)庫及其預(yù)處理,數(shù)據(jù)標(biāo)注以及三維網(wǎng)格建模,數(shù)據(jù)分析以及驗(yàn)證評價(jià),碰撞檢測以及響應(yīng)。線性成分分析方法結(jié)果顯示,每個發(fā)音器官可以用三個以內(nèi)參數(shù)來很好地進(jìn)行描述,并且參數(shù)控制集的累積貢獻(xiàn)率高于80%。用此分析結(jié)果對各個發(fā)音器官進(jìn)行重構(gòu)而得到的均方根誤差均小于1.0 mm。本文創(chuàng)新點(diǎn)在于提出了一種新穎的三維聲道發(fā)音器官建模方法,其中我們考慮了發(fā)音器官的生理邊界點(diǎn),建模過程有兩個主要的改進(jìn),融合不同切片的數(shù)據(jù)來提升發(fā)音器官輪廓的標(biāo)注精確性以及根據(jù)發(fā)音器官的解刨結(jié)構(gòu)來建立發(fā)音器官的三維網(wǎng)格。這樣既保證了發(fā)音器官的完整性,又保留了發(fā)音器官上生理特征點(diǎn)的對應(yīng)性。最后,本文構(gòu)建了基于漢語發(fā)音數(shù)據(jù)的三維幾何發(fā)音模型,這對于漢語的語音語言教學(xué),漢語普通話的廣泛推廣,語音的病理糾正等應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。
[Abstract]:The speech synthesis model based on pronunciation mechanism simulates the pronunciation motion and aerodynamics process of speech generation. We try to construct a more accurate pronunciation motion model to approximate the morphological characteristics of pronunciation organs, so as to obtain a better pronunciation synthesis system. At present, there are two mainstream modeling strategies: physiological model and geometric model. In this paper, a three-dimensional geometric pronunciation model is constructed based on Chinese database. Compared with the neurophysiological model, this geometric model ignores the influence of complex muscle strength. Therefore, the real-time performance of geometric pronunciation model is improved with the decrease of computation, which makes the geometric pronunciation model suitable for applications with high real-time requirements. In this paper, a new method of constructing 3D geometric pronunciation model based on MRI (magnetic resonance imaging) and CBCT (conical beam CT) is proposed. Because magnetic resonance imaging (MRI) technology can clearly image the shape of vocal organ outline, And magnetic resonance imaging (MRI) is less harmful to human body, so it is more and more used in speech synthesis research. Because the bone structure can not be collected directly and clearly in MRI, we collect the data of CBCT to supplement the information of bone structure and fill the upper and lower jaws. The database of vocal organs collected by magnetic resonance imaging (MRI) has great advantages in building a channel model and analyzing the shape of vocal organs caused by different sounds. It is of great significance for the application of pronunciation teaching and the analysis of phonetic generation mechanism to establish an accurate three-dimensional channel model to further visualization of the pronunciation process. In this paper, 104 groups of pronunciation data of a subject in Chinese magnetic resonance database are studied. The specific steps of the research method are as follows: database and its preprocessing, data tagging and 3D grid modeling, data analysis and verification and evaluation. Collision detection and response. The results of linear component analysis show that each pronunciation organ can be well described by less than three parameters, and the cumulative contribution rate of the parameter control set is more than 80%. The root mean square errors obtained from the reconstruction of each pronunciation organ are less than 1.0 mm.. The innovation of this paper is to propose a novel modeling method of three-dimensional vocal organs, in which we consider the physiological boundary points of vocal organs, and there are two main improvements in the modeling process. The data of different slices are combined to improve the accuracy of phonetic organ outline marking and to establish the three-dimensional grid of pronunciation organ according to the unplaning structure of pronunciation organ. This not only ensures the integrity of the pronunciation organ, but also preserves the correspondence of the physiological characteristic points on the pronunciation organ. Finally, a three-dimensional geometric pronunciation model based on Chinese pronunciation data is constructed, which provides a theoretical basis for the application of Chinese phonetic language teaching, the extensive promotion of Chinese Putonghua, and the pathological correction of pronunciation.
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.41;TN912.3

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本文編號：2482809