Modelo fuente-filtro

El modelo fuente-filtro representa el habla como una combinación de una fuente sonora, como las cuerdas vocales , y un filtro acústico lineal, el tracto vocal . Aunque solo es una aproximación, el modelo se utiliza ampliamente en diversas aplicaciones, como la síntesis y el análisis del habla , debido a su relativa simplicidad. También está relacionado con la predicción lineal . El desarrollo del modelo se debe, en gran parte, al trabajo inicial de Gunnar Fant , aunque otros, en particular Ken Stevens , también han contribuido sustancialmente a los modelos subyacentes al análisis acústico del habla y la síntesis del habla. ^{[ 1 ]} Fant se basó en el trabajo de Tsutomu Chiba y Masato Kajiyama, quienes fueron los primeros en demostrar la relación entre las propiedades acústicas de una vocal y la forma del tracto vocal. ^{[ 1 ]}

Una suposición importante que se suele hacer al usar el modelo fuente-filtro es la independencia de la fuente y el filtro. En tales casos, el modelo debería denominarse con mayor precisión "modelo fuente-filtro independiente". ^{[ 1 ]}

En 1942, Chiba y Kajiyama publicaron su investigación sobre la acústica de las vocales y el tracto vocal en su libro « La vocal: su naturaleza y estructura» . Mediante la creación de modelos del tracto vocal utilizando radiografías , lograron predecir las frecuencias de los formantes de diferentes vocales, estableciendo una relación entre ambas. Gunnar Fant, un científico pionero en el estudio del habla, utilizó la investigación de Chiba y Kajiyama sobre radiografías del tracto vocal para interpretar sus propios datos de sonidos del habla rusa en « Teoría acústica de la producción del habla» , que estableció el modelo fuente-filtro. ^{[ 2 ]}

En distintos grados, los diferentes fonemas pueden distinguirse por las propiedades de su(s) fuente(s) y su forma espectral . Los sonidos sonoros (p. ej., vocales) tienen al menos una fuente debido a la excitación glótica mayormente periódica, que puede aproximarse mediante un tren de impulsos en el dominio del tiempo y mediante armónicos en el dominio de la frecuencia, y un filtro que depende, por ejemplo, de la posición de la lengua y la protrusión de los labios. ^{[ 3 ]} Por otro lado, las fricativas , como [s] y [f] , tienen al menos una fuente debido al ruido turbulento producido en una constricción en la cavidad oral o faringe . Las llamadas fricativas sonoras , como [z] y [v] , tienen dos fuentes: una en la glotis y otra en la constricción supraglótica.

Modelado de la producción del habla humana

En la producción del habla humana, la fuente sonora son las cuerdas vocales , que pueden producir un sonido periódico al contraerse o un sonido aperiódico (ruido blanco) al relajarse. ^{[ 4 ]} El filtro es el resto del tracto vocal, que puede cambiar de forma mediante la manipulación de la faringe , la boca y la cavidad nasal. ^{[ 3 ]} Fant compara, a grandes rasgos, la fuente y el filtro con la fonación y la articulación , respectivamente. La fuente produce una serie de armónicos de amplitud variable , que viajan a través del tracto vocal y se amplifican o atenúan para producir un sonido del habla. ^{[ 4 ]}

• Filtro inverso

• Chiba, T.; Kajiyama, M. (1942). La vocal: su naturaleza y estructura . Tokio: Tokyo-Kaiseikan Pub. Co., Ltd.(Hubo una edición reimpresa en 1952 y una edición traducida al japonés en 2003 como ISBN 4-00-002107-9)
• Stevens, KN ​​(2001). "El libro de Chiba y Kajiyama como precursor de la teoría acústica de la producción del habla" . Revista de la Sociedad Fonética de Japón . 5 (2): 6– 7.
• Stevens, KN ​​(1998). Fonética acústica . Cambridge, MA: MIT Press . ISBN 978-0-262-19404-4(Tapa dura en 1999) / (Tapa blanda en 2000).