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“共振峰”到底是什么东西?有什么作用?

电脑技术  2018/10/27 14:42:35  老贾八号  阅读 支持 中立 反对

共振峰本是指发声腔体的共振共鸣频段,比如人声发声的过程中,嗓音经过各个声腔(喉咙、嘴巴、鼻子等等)的声音调制,某些的谐波振幅得到加强,某些被减弱,形成有新的特征包络曲线,曲线峰位置的频率值和声腔共鸣频率一致。



英文:formant。

声音在经过共振腔时,受到腔体的滤波作用,使得频域中不同频率的能量重新分配,一部分因为共振腔的共振作用得到强化,另一部分则受到衰减。由于能量分布不均匀,强的部分犹如山峰一般,故而称之为共振峰。

共振峰的分布位置是建立在声音产生媒介的共鸣物理结构基础上的(Resonant Physical Structure)。

无论是人声还是乐器,它们的声音特性都源自两个因素,一个是发声系统,如人的声带或乐器的振动簧片,另一个是共鸣系统。乐器不同的共鸣系统使其在一定频域中的分音的振幅得以突出,这样,这些区域就产生了这个乐器所特有的共振峰值,这些共振峰值同共鸣体的大小、形状的材料密切相关。由于一件乐器的结构是稳定的,因此在一件乐器发出的所有音调中,不论基频如何,都会表现出相同的共振峰值,只不过其显著性有强有弱罢了。这就可以帮助我们解释为什么在很多的乐器中,同一乐器所发出的不同音调具有相同的音质。

在语音声学中,人声也同样受自身生理如鼻孔、咽腔、口腔大小的影响有自身的共振峰区(Formant Regions)。通过利用这些共鸣空间的形状和大小不同的变化(例如改变咽喉、嘴形),我们就能改变声音的共振峰。我们之所以能够区分不同的人声、元音,主要也是依靠它们的共振峰分布的位置。

在计算机的数字合成环境下,共振峰主要是通过音频数字来计算的。共振峰合成是一种特殊的但却非常重要的合成理论,有时被看作是加法合成技术理论的一种。很多作曲家,如A.Wayne Slawson曾经精确地使用共振峰理论作为一种作曲要素。

目前的提取语音共振峰的方法比较多,常用的方法有倒谱法、LPC(线性预测编码)谱估计法、LPC倒谱法等。

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