Кіріспе
Америкалық компьютерлік ғалым (1924-2013) скаут қауымдастығының атқарушы Кеннет Нобл Стивенс (24 наурыз 1924 - 19 тамыз 2013) - Кларенс Дж. Лебелдің электротехника және компьютерлік ғылымдар профессоры және MIT электроника ғылыми-зерттеу зертханасының денсаулық сақтау ғылымдары мен технологиясының профессоры. Стивенс MIT электроника ғылыми-зерттеу зертханасының сөйлеу байланысы тобының басшысы болды және акустикалық фонетика саласындағы әлемдегі жетекші ғалымдардың бірі болды. 1999 жылы президент Билл Клинтоннан Ұлттық ғылым медалімен, 2004 жылы IEEE Джеймс Л. Фланаган сөйлеу және дыбыс өңдеу сыйлығымен марапатталды. 2013 жылы Альцгеймер ауруының асқынуынан қайтыс болды.
the Scout Association executive
Kenneth Noble Stevens (March 24, 1924 – August 19, 2013) was the Clarence J. LeBel Professor of Electrical Engineering and Computer Science, and professor of health sciences and technology at the research laboratory of electronics at MIT. Stevens was head of the speech communication group in MIT's research laboratory of electronics (RLE), and was one of the world's leading scientists in acoustic phonetics. He was awarded the National Medal of Science from President Bill Clinton in 1999, and the IEEE James L. Flanagan Speech and Audio Processing Award in 2004. He died in 2013 from complications of Alzheimer's disease.
Ерте білім беру
Кен Стивенс 1924 жылы 23 наурызда Торонтода дүниеге келген. Оның ағасы Пит Англияда, ал Кен төрт жылдан кейін, отбасы Канадаға көшіп келгеннен кейін дүниеге келді. Бала кезінен дәрігер болуды армандаған, өйткені дәрігер ағасына құлшылық еткен. Ол Торонто университетінің білім беру бөліміне қарасты мектепте орта мектепте оқыды. Стивенс Торонто университетінің инженерлік мектебінде толық стипендиямен колледжге оқуға түсті. Ол студенттік жылдары үйінде тұрды. Стивенс өзінің көру қабілеті нашар болғандықтан Екінші дүниежүзілік соғыста шайқаса алмаса да, ағасы бүкіл соғыста болған; оның ата-анасы жаңалықтар үшін түнде BBC-ге қосылды. Физика кафедрасы оқытатын негізгі физикаға дейін моторлы машиналарды жобалаудан бастап тақырыптарды қамтиды. Жазғы демалыс кезінде қорғаныс саласында жұмыс істеді, оның ішінде бір жазда радар әзірлеуші компанияда жұмыс істеді. 1945 жылы С. Б. және С. М. Стивенс өзінің бакалавриат жылдарынан бастап мұғалім болған, ол физиканың кейбір аспектілерін қамтитын үй экономикасының бөлімдерін оқыған. Кеннің жанындағы кабинетке Швециядан келген докторлық студенті Гуннар Фант орналасты. Олар жарты ғасырдан астам уақыт бойы достық қарым-қатынас жасап, бірге жұмыс істеді. Стивенс докторлық зерттеулер кезінде дауыстыларды зерттеуге назар аударды; 1950 жылы ол автокорреляцияны дауыстыларды ажырату үшін қолдануға болатынын дәлелдейтін қысқаша мақала жариялады, ал 1952 жылғы докторлық диссертациясы электрондық резонаторлардың жиынтығын пайдалана отырып синтезделген дауыстылар үшін қабылдау нәтижелерін хабарлады. Фант Стивенспен дауыстық жолдың тарату желісі моделі резонатор моделіне қарағанда икемді екеніне сендірді және екеуі бұл жұмысты 1953 жылы бірге жариялады. Кен Фанттың Лингвистика бөлімі мен MIT-дегі Электроника ғылыми-зерттеу зертханасы арасындағы байланысын бағалайды. Бірақ аудио және артикуляция тілдің дыбыстық жүйелерін қалай ұйымдастыратыны туралы ойлана бастады. Стивенс 1952 жылы докторлық диссертациясын қорғады; оның докторлық комитетіне оның кеңесшісі Лео Беранк, сондай-ақ Дж. Стивенс фонологиялық жүйесінің ерекшеліктеріне сәйкес ұйымдастырылған.
Фонологияға қосқан үлесі
Стивенс әлемдегі тілдердің дыбыстары (фонемалары немесе сегменттері) бір-біріне неге соншалықты ұқсас екендігі туралы сұраққа жауап беретін теориясын ұсынғаны үшін танымал. Бір тілдің дыбыстық жүйесі мен басқа тілдің дыбыстық жүйесі арасында айтарлықтай айырмашылықтар бар екені таңғалдырады. Стивенс студенттің түсінігін теріс бұрды: тілдердің неге әртүрлі екенін сұрағаннан гөрі, ол әр тілдің дыбыс жүйесі мүлдем кездейсоқ болса, неге тілдер соншалықты ұқсас? Оның жауабы сөйлеудің кванттық теориясы. Кванттық теорияны Сэмюэл Джей Кейзермен бірлесіп әзірленген тілдің өзгеру теориясы қолдайды, ол артық немесе жақсарту ерекшеліктерінің бар екенін болжайды. Стивенс сөйлеу дыбыстарын зерттеу әдістемесі үш қадамға бөлінеді. Бірінші қадам - физикалық модельдерді (негізінен түтік үлгілерін) қолдану арқылы буынның пішінін (мысалы, алдыңғы және артқы қуыстың пішіндері, иілгіштердің дөңгелектелгені немесе дөңгелектелмегені және т.б.) модельдеу. Артикуляциялық түтік модельдеріне сүйене отырып, резонанстық жиіліктерді есептеуге болады, олар формациялық жиіліктер болып табылады. Резонанстық жиіліктер есептелгеннен кейін, теориялық есептеулермен салыстыру үшін сөйлеу деректері жиналады және талданады. Бұл екінші кезең негізінен эксперименталды, онда қызығушылық белгілері әдетте оқшауланған түрде және/немесе тілдегі бірнеше ана тілі әйелдер мен еркектер сөйлейтін бақыланатын тасымалдаушы сөз тіркеске еніп жазылады. Деректерді жинаудың кілті - мүмкіндігінше көп факторларды бақылау, сондықтан қызығушылық тудыратын акустикалық дәлелдерді артефакттердің ең аз мөлшерінде зерттеуге болады. Тергеудің соңғы кезеңі - деректерді теориялық болжамдармен салыстыру және пайда болған айырмашылықтарды есепке алу. Айырмашылықтарды кейде түтік модельдері әдетте дауыстық қабырғалардың жұмсақ болуына байланысты шығындарды есепке алмау үшін оңайлатылғандығымен түсіндіруге болады (теориялық модельге резисторлар қосылуы мүмкін болса да). Глотальді жүйе сондай-ақ глотальды саңылау үлкен болған кезде дауыс жолдарының өндірістік жүйесіне әсер етуі мүмкін (көңіл білдіріңіз, сөйлеу әсеріне субглотальды резонанс туралы зерттеуді қараңыз). Теориялық модельдік болжаулар нақты сөйлеуде не күтуге болатыны туралы жалпы болжаулар береді, ал нақты сөйлеуден алынған дәлелдер бастапқы модельді жетілдіруге және сөйлеу дыбыстарының өндірісіне жақсы түсінік беруге көмектеседі. Кванттық теория барлық ықтимал дыбыстардың акустикалық ерекшеліктерін (физиканы пайдалана отырып) елегантты сипаттап, матрицаға ұйымдастыруды көздейді. (Акустикалық фонетиканың бесінші тарауын қараңыз) Барлық сөйлеу дыбыстарының түпкілікті шектеуі - физикалық артикуляциялық жүйенің өзі, осылайша тілдер арасында дыбыстардың шекті жиынтығы ғана болуы мүмкін деген талапты қолдайды. Сөйлеу дыбыстарының жиынтығы шекті болуының себебі, сөйлеушілердің қозғалысы үздіксіз болғанымен, тек белгілі бір конфигурациялар ғана сөйлеушілік және / немесе акустикалық тұрақты болуға бейім, бұл барлық тілдер үшін салыстырмалы түрде әмбебап дыбыстарды құрайтын форматтар үшін тұрақты жиіліктерді тудырады (яғни дауыстылар мен тартыншалар). Осылайша, әрбір акустикалық дыбысты бірнеше айқындаушы белгілермен сипаттауға болады (әдетте екілік). Мысалы, иіскей дөңгелек (жұмылған немесе сөнген) - бұл ерекшелік. Тілдің биіктігі (жоғары немесе төмен) тағы бір ерекшелік. Акустикалық дыбыстарды сипаттау үшін қажетті осы белгілерге қоса, дыбыстарды танып-білуге көмектесетін ерекшеліктер де бар. Осы қасиеттердің әрқайсысы үшін Стивенс әдістемесін қолдануы мүмкін. Алдымен, түтік модельін қолданып, артикуляторларды модельдеуге болады, содан кейін резонанстық жиіліктерді болжауға болады, содан кейін осы қасиеттің акустикалық қасиеттерін тексеру үшін деректерді жинауға болады, содан кейін теориялық модельмен үйлесуге болады және осы қасиеттің акустикалық қасиеттерін қорытындылауға болады. Сөйлеу ғылымдары әлеміне кірісу үшін алдымен Денес П. және Пинсон Э. жазған "Сөйлеу тізбегі" кітабын оқып шығу керек. Дауыс сегменттерінің негізгі акустикалық сипаттамасы болып табылатын спектрограммалар мен формативті жиіліктермен танысады.
көкірек
Дауыс қабаттары тербелгенде, дыбыс шығару үшін ауаның үзілуі (фильтрлеу) дауыс жолдары арқылы өтеді. Бұл дыбыс көзі дыбыс шығаруды модельдеу схемасындағы ток көзі ретінде модельделеді. Дауыс трактарындағы өзгерістер дауысты дыбыстың өзгеруіне себепші болады. Әйелдердің дауыс жиегінің жиілігі еркектерге қарағанда жоғары, бұл әйелдердің дауыстарына еркектерге қарағанда жоғары биіктік береді. Зерттеулер (Хансон, Х. М. 1997) әйелдер мен еркектердің дауыстық қабаттарын тербетуінің арасында айырмашылық бар екенін көрсетті; әйелдердің глоттисі көбірек таралады, бұл әйелдердің дауыстарына еркектерге қарағанда көбірек тыныс алу қасиетін береді.
ұйқы асты жүйесі
Глотальді жүйе - адам денесіндегі глотальдан төмен орналасқан жүйе. Бұл ағзаға ауа жолы, бронхтар мен өкпелер кіреді. Бұл негізінен тұрақты жүйе, сондықтан әр жеке баяндамашы үшін өзгермейді. Зерттеу нәтижелері glottal циклінің ашық фазасында (glottis ашық болған кезде) subglottal жүйесіне байланысты қосылу енгізілетінін көрсетті, бұл жиілік доменінде полюс / нөл жұптары ретінде акустикалық түрде көрінеді. Бұл полюс / нөл жұптары қосқыштық қызметпен енгізілген, спектрдегі тыйым салынған немесе тұрақсыз аймақтар ретінде қызмет етеді, + алдыңғы немесе + артқа + сияқты дауысты белгілер үшін табиғи шекара ретінде қызмет етеді. Ересекті еркектерде олардың субглотальдық жүйесінің резонанстық жиіліктері (инвазивті әдістерді қолдану арқылы) 600, 1550 және 2200 Гц болып өлшенді. (Акустикалық фонетика, 197-бет, Ишизака және басқалар. al., Crane & Boves) деп аталады. Әйелдердің субглотальды резонанстық жиілігі олардың кішігірім өлшемдеріне байланысты сәл жоғары. Бұл шыңдарды өлшеудің инвазивті емес әдісі - бұл фонация кезінде терідің жылдамдығын жазу үшін стернальді ойықтың (Хенке) үстінде орналасқан акселерометрді пайдалану. Дәнекерлеу тоқалдың астындағы резонанстық жиілікті (тоқал асты жүйесінің) түсіреді.
дауыстық жол
Дауыстық жол - бұл тіс омыртқасының үстіндегі, тілдің ашылуына дейінгі жол. Әдетте дауыс жолдарын модельдеу үшін екі түтік модель қолданылады, біреуі артқы қуыстың өлшемдерін (тігінен қима ауданы мен ұзындығын) алады, екіншісі алдыңғы қуысты модельдейді. Құбырлық модельден есептелген резонанстық жиіліктер формативті жиіліктер болып табылады. Шва дауыстысын шығару үшін /ə/ дауыстық жол глоттистен ауызға дейін салыстырмалы түрде ашық, сондықтан түтік модельін салыстырмалы түрде біркелкі ашық түтік ретінде қарастыруға болады, бұл резонанстық жиіліктерді (немесе форматтарды) біркелкі бөледі. Ауыздағы сәулеленудің салдарынан резонанстық жиілік 5% төмендейді. Әйелдердің дауыстық трактаттары (орташа 14,1 см) ерлердің дауыстық трактаттарына қарағанда орташа есеппен қысқа (орташа 17,7 см), сондықтан олардың формациялық жиіліктері ерлерге қарағанда жоғары. Дауыс жолдарының қабырғалары жұмсақ болғандықтан, дауыстық жолдарда энергия жоғалады, бұл форматтардың жолағын арттырады.
мұрын қуысы
Белгілі бір дыбыстарды шығару кезінде велофарингеалдық порт ашылғанда, мысалы /n/ және /m/ сияқты, соғу терісі арқылы енгізіледі, бұл шығысқа мұрындық сапа береді.
Сөйлеуді қабылдауға ықпал етуі
Кванттық теория тілдің фонологиялық инвентаризациясы, негізінен, әр сегменттің акустикалық сипаттамаларымен анықталады, ал шекаралары акустикалық артикуляциялық картамен анықталады. Бұл фонологиялық сегменттер қандай да бір акустикалық инвариантты болуы керек дегенді білдіреді. Блумштейн мен Стивенс акустикалық спектр мен естілетін дыбыс арасындағы инварианттық қатынас болып көрінгенді көрсетті: белгілі бір жиіліктегі "па" жарылыс спектріне энергия қосып, оны жиілікке байланысты тиісінше "та" немесе "ка" түріне айналдыру мүмкін. Қосымша энергияның болуы лингвистік ырғақты қабылдауды тудырады; оның болмауы лабиалды қабылдауды тудырады. Стивенс соңғы еңбектерінде акустикалық инварианттылық теориясын гиерархиялық танымдық модельге, акустикалық көріністер мен ерекшеліктердің моделіне қайта құрылымдады.
Сөйлеу өндірісіне үлес қосу
1962 жылы Швециядағы КТХ-да демалыс кезінде Стивенс Свен Оман жүргізген кинорадиографиялық тәжірибелерге ерікті түрде қатысты. Стивенстің кинорадиографиялық фильмдері ең көп таралған фильмдердің қатарында; олардың көшірмелері лазерлік дисктерде бар, ал кейбіреулері онлайн режимінде қол жетімді. MIT-ге оралғаннан кейін Стивенс Джозеф С. Перкелл есімді стоматология студенті зерттеулерін қадағалауға келісті. Перкеллдің ауыз анатомиясы туралы білімі Стивенстің рентгендік фильмдерін қағазға түсіріп, нәтижелерін жариялауға мүмкіндік берді. Сөйлеу өндірісін зерттеуге басқа да үлес қосқандары - бұл турбулентті сөйлеу қозуының спектрлік нысанын болжауға мүмкіндік беретін модель (турбулентті ұшқыштың өлшемдеріне байланысты) және фонацияның әртүрлі тәсілдеріне әкелетін дауыстық қабат конфигурацияларына қатысты жұмыстар. Шын мәнінде, барлық тілдерде барлық мүмкін дыбыс фонемаларының спектрлік қасиеттерін (форматтар, форматтардың жолақтығы, басқа да глоттық сипаттамалары) физикаға негізделген резонаторлық модельдерді қолдану арқылы теориялық тұрғыдан модельдеуге және болжауға болады. Негізгі түтік резонаторлары дауыстылар форматтарының жалпы болжамын беру үшін пайдаланылуы мүмкін. Базалық модельге қосымша тазарту резисторлар және/немесе конденсаторлар қосу арқылы қолданылады. Субглотальдық жүйеге байланысты акустикалық жұптасуды бастапқы дауыстық жолдың моделіне қосымша түтіктерді қосу арқылы модельдеуге болады, бұл субглотальдық жұптасудың әсерін көрсететін спектрлерге полюс / нөлді енгізеді. (Бұл полюс / нөл жұптарының орналасуы субглотальдық жүйенің резонанстық жиіліктері болып табылады). Глоталық сипаттамаларды, мысалы, дауыс биіктігі (F0), ашық коэффициент (H1 H2) және тыныс алу дәрежесі (H1 A3) спектрлерден модельдеуге және өлшеуге болады. (Хенсон және Стивенс).
Стивенс - ұстаз
Стивенс 1954 жылы МТИ-ге профессорлық көмекші болып кірді. 1957 жылы доцент, 1963 жылы профессор, 1977 жылы Кларенс Лебельдің профессоры болып тағайындалды. Стивенс 2001 жылы шамамен қырық Ph. D. үміткерлер. 1971-1972 жылдары - вице-президент, 1976-1977 жылдары - қоғам президенті. Ол АСА мүшесі. 1983 жылы сөйлеу байланысы бойынша күміс медаль алды, ал 1995 жылы қоғамнан алтын медаль алды. Стивенс Америка өнер және ғылым академиясының мүшесі, Ұлттық инженерлік академиясының мүшесі, Ұлттық ғылым академиясының мүшесі және 1999 жылы АҚШ Ұлттық ғылым медалі иегері болды.