声道的大小和形状决定了说话的声音

时间：2023年3月23日

来源：AAAS

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研究人员利用核磁共振成像技术记录说话者在发出一系列有代表性的语音时声道的形状，研究声道的解剖变化如何影响说话，并建立了声道的声音独立模型。然后，他们使用统计分析来提取说话者之间的主要差异。少数几个因素解释了说话者之间近90%的差异。

Main anatomical shape factors of the vocal tract — 图:声道主要解剖形态因素。
资料来源:文章作者Antoine Serrurier

只有人类才有使用语言的能力。值得注意的是，尽管产生必要声音的方式多种多样，但这种交流可以通过口音、社会背景和解剖结构来理解。在AIP出版社代表美国声学学会出版的JASA中，亚琛工业大学医院和医学院的研究人员探索了说话人声道的解剖变化如何影响说话。利用核磁共振成像技术，研究小组记录了41名说话者在发出一系列有代表性的语音时声道的形状。他们根据这些形状建立了声道的声音独立模型，然后用统计分析来提取说话者之间的主要差异。

声道看起来像一个风管，从声带开始，垂直穿过喉头，然后在口腔后部弯曲，水平穿过嘴唇。然而，周围的器官，如嘴唇、舌头、脸颊和牙齿，可以改变导管的形状和产生的声音。“说话就像演奏乐器，”作家Antoine Serrurier说。对于元音来说，声带是声源，声道是乐器。

研究发现少数几个因素可以解释说话者之间近90%的差异。最重要的是声道的水平和垂直长度。后者体现了男性和女性之间的差异:女性的喉头更高，因此声道更短。头部的倾斜和硬腭的形状也很重要。声道长度每增加1厘米(水平方向或垂直方向)，区分元音的重要频率就会改变7%-8%。其他主要因素对声学的平均影响较小，但可以影响某些类型声音的特定共振。

Serrurier说:“在我们看来，解剖学是产生语言的基础，值得我们好好分析和理解。”“我们的研究提出了一种方法和模型，将语态的贡献与说话者的纯粹策略区分开来。”

研究人员计划增加说话者的数量，以使他们的模型更加准确。他们还旨在去除声道大小的变化，以更详细地探索其他不太明显的因素。