基于喉动态镜图像与声门图信号的声带表面三维振动重建

　　1　引　　言

　　声带的三维振动模式在很大程度上确定了嗓音源特性。不同发声方式与发声病变也主要表现为声带振动行为的异常,因此声带边缘振动动态图像的研究对 发声基础研究和应用具有重要价值。用喉动态镜观察到的声带上缘“静像”和“慢像”是由许多个振动周期复合而成的模糊图像。用高速摄影方法可以观察到声带上 缘精微振动全过程,但它与喉动态镜一样,因俯视面与声带厚度边缘垂直,而不能全面反映声带厚度边缘振动过程。光声门图(PGG)与电声门图(EGG)分别 反映了声门面积与两侧声带接触面积的动态变化。以前的学者曾试图利用从外部获得的声门图信号来构造声门动态图像,但所采用的声带振动模型过于简单,且只利 用了声门图中很少的一部分信息[1～2]。本文基于作者对喉动态镜、声门图与声带振动已取得的结果,介绍了一种结合喉动态镜、声门图图像与声带多质量模型 的三维声门动态图像构造方法。

　　2　方　　法

　　声门三维动态运动主要表现在声带边缘及相关参数的变化。如何根据声带振动特性,准确的估计声带振动参数,提取声带边缘位移函数,是三维声门动态图像重建的关键问题。

　　2.1　声带边缘位移函数

　　声带的中部横切面示意图如图1所示,声带两侧对称。声带厚度边缘上的点与yoz平面的距离为:

　　动态位移ξ1=Ay(y)Az(z)f(t),Ay(y)和Az(z)分别是动态振幅沿声带长度和厚度方向的分布函数,f(t)是随时间变化的函数。当声带开启长度为l1时,有:

　　设各参数以下标“o”表示声带开放相参数,以下标“c”表示声带闭合相参数,则K分别为θzo、θzc、K0和Kc,声带振动上下缘相位差、声 带前连合处夹角θ开放与闭合期间的前连合部与膜后部之间的相位差y分别是表示为zo和zc,θo和θc和yc。由EGG与PGG特征点判断声带的 不同运动状态[3],则得到不同状态时的Az(z)表达式。在声带下缘开始开启到声带上缘开始开启时间t1内,如果声带下缘开启长度为y1,则:

　　声带上缘开始开启到完全开启时间t2内,如果声带上缘开启长度为y2,则:

　　当Az(z)>L时,记为L;声带上缘完全开启到声带下缘开始接触时间t3内,设ξm是最大位移。此时声门开放相动态位移:

　　声门闭合相动态位移:

　　声带下缘开始接触到声带下缘完全关闭时间t4内,如果声带下缘开启长度为y3,则:

　　声带下缘完全关闭到声带上缘完全关闭的时间t5内,如果声带上缘开启长度为y4,则: