1 Základy akustiky hlasu M. Frič Výzkumné centrum hudební akustiky (MARC) Praha, Akademie múzických umění v Praze, Malostranské. nám. 13, Praha 1, Česká republika

2 Model tvorby hlasu ZDROJ -Kmitání hlasivek -Harmonické složení prim. hlasu -Turbulentní šum -Šumová příměs Rezonátor – dutiny vokálního traktu Radiace – otevření rtů HLAS Způsob kmitání hlasivek Vliv subglotického prostoru Vliv subglotického tlaku Patologie FILTR Umístnění formantů F1,F2 – typ vokálu F3–FX – timbr (zpěv.form.) Akustický výkon

3 Výška hlasu a hlasitost Výška (poloha) ~ základní frekvence F0[Hz] –Lidské ucho analyzuje periodu - Nejdelší opakující se segment f=1/T Hlasitost ~ intenzita, amplituda L[dB] –Závisí na spektrálním složení zvuku TTTT AAAAA

4 Statistický popis dat Aritmetický průměr – μ, Směrodatná odchylka – σ, s –statistická veličina popisující rozptyl dat od střední hodnoty –čím větší – tím větší rozptyl μ1 < μ2; μ1 < μ3 μ2 < μ3; σ2 < σ3 μ3 < μ4; σ3 < σ4

5 Jitter a shimmer Charakteristiky šumu Jitter – poruchy periodicity (frekvenční stability) (chraptivý) Shimmer – poruchy amplitudové stability (dyšný, chraptivý) T1T1 T3T3 T5T5 T2T2 T4T4 A1A1 A2A2 A3A3 A5A5 A4A4

6 GNE – Glottal-to-Noise Excitation ratio Poměr hlasivkového excitačního signálu k šumu Speciální analytický postup (signal processing) jiný od klasických analýz šumu V porovnání s „klasickými postupy“ jitter, shimmer, HNR, SNR modeluje stupeň turbulentního glotickému šumu Vysoká korelace s  DYŠNOSTÍ

7 Glotický a supraglotický šum Glotický šum – způsobený nepravidelným kmitáním hlasivek (chrapot) a nedovřením glottis (dyšnost) resp. tvorbou turbulentního šumu v oblasti hlasivek (šepot) Supraglottický šum - ekvivalent poruch a šumů na úrovní vokálního traktu (zúžení) (není v terminologii vokologie) –Změna kvality hlasu - např.: moderní zpěvácké techniky (TWAN, GROWL) využívají zúžení epiglottis k aryepiglotickým řasám a vytvářejí chrapot (modulaci hlasivkového tónu) –Artikulační - frikční šumy (úžinové hlásky)(zúžení rtů, přiblížení jazyka k patru nebo zubům) vytváří turbulenci vzduchu

8 Nepravidelné kmitání hlasivek ve videokymografii A – periodické kmitání B – asymmetrické kmitání C – diplofonie střídání dvou period (pulsní rejstřík) D – diplofonie/multiplifonie – stranová desynchronizace E – bifonie – rozdílné frekvence (více zdrojů) F – chaotické kmitání (asociace jiných struktur hrtanu) Medical Healthcom, s.r.o.., Praha

9 Hlasivky Veličiny ovlivňující kvalitu a kvantitu hlasu Hmota –Celková –Diskrétní Napětí –Longutudinální –Addukční –Elasticita Fyziologické (funkční) nastavení –Uzávěr glottis –Mechanizmus kmitání –Délka (m/ž) a objem (edém) –Léze (uzlík, cysta,polyp) –Výška hlasu (F0 Hz) –Hlasitost (L dB) –Změna homogenity - porucha –Mód (šepot – znělý - hyperfunkce) –Hlasový rejstřík

10 Hlasivky mechanizmus kmitání hlasivek  rejstřík PULSE (vocal fry) Hluboká poloha Pulzní / hrudní <70 Hz, dvojitý puls MODAL (chest) Střední poloha Hrudní / modál / plný hlas Normální kmitání >= 50% CQ FALSETTO Vysoká poloha Falzet / hlavový <30% CQ WHISTLE Velmi vysoká poloha Whistle / flageolet ?? Kmitá jenom přední část ?? CQ = 0%

11 Hlasové pole (voice range profile, voice field, phonetogram) Závislost SPL(dB) na F0(Hz – midi). Měření dynamického rozsahu hlasu na celkovém tónovém (frekvenčním) rozsahu hlasu. Měření prodloužené fonace vokálů (VRP) –A, E, O – otevřené (větší dynamika) –I, U – uzavřené (menší dynamika) Mluvní hlasové pole (SRP) – zle vyhodnotitelné a a a a a a a a a a a a Frekvenční (tónový) rozsah Dynamický rozsah –Absolutní / relativní –pp, ff křivka –Plocha HP (Area VRP) Poloha mluvního hlasu Řečové úkony

12 Akustické parametry a podmíněné vlastnosti hlasu P,F0 (Pitch, výška)  -hmota, +napětí –TR (tónový rozsah), ZHP (poloha hlasu), P.max (maximální výška) L (hlasitost)  + tlak, addukce –DR (dynamický rozsah), L.min/ max (min. /max. hlasitost) R (chraptivost)  + nepravidelné kmity + asymetrie B (dyšnost)  + insficience glot. A (slabost)  + insuficience, + atrofie S (napětí)  + kompenzace - insuficience, Jitter, shimmer, SNR, GNE  + nepravid.kmity, dyšnost Ps (subglot.tlak)  + napětí Harm.(zastoupení harmonickcých)  + znělost, - dyšnost, - hlasitost Prezentace a přechod rejsříků  +TR + zlomy hlasu Složení spektra  barva, kvalita, timber

13 Multidimenzionální analýza (MDVP) Poruchy frekvence - jitter Poruchy amplitudy - schimmer Afonické segmenty Subharmonické Hlasové přeskoky Tremor Dyšnost a hypofunkce G R B A S

14 Spektrální analýza dyšnost Šum Harmonická struktura Obálka Rozdíl obálka-šum

15 Zastoupení harmonických - dyšnost

16 VKG – patologické nálezy všechny se projeví šumem (chraptivost = zastření hlasu, chrapot, dyšnost, )

17 Porovnání řečového (SRP) a celkového (VRP) hlasového pole Pitch: ženy řeč - norm.hlasitost: o 10 půltónů výš než muži SRP(celková řeč): muži o 5 půltónů větší abs TR (křičí relativně k mluvní poloze hlasu výš než ženy) Řeč(SRP) X zpěv(VRP): –M: P.max(SRP) a abs TR (SRP) o 10 st méně než VRP, L.max a abs DR o 6 dB více, areaVRP o 400 dB x st méně –F: P.max a abs TR o 13 st méně, areaVRP o 400 dB x st méně muži (21) ženy (19)

18 Děkuji za pozornost Projekt byl podpořen: Ministerstvo školství a mládeže, ČR Pr.No. 1M