变速与变调原理

自然语音的产生可以简化为图2-1模型，激励源出来的声门波信号与声道模型进行卷积，最后通过嘴唇辐射模型产生语音。其中，激励源决定说话人的基频的大小，即音调的高低。声道模型反映“润色”的频谱信息，具体的讲，共振峰决定了语义信息，谐波分布决定了音色，单位时间的音节数决定了语速。

 

图2-1 语音产生模型

下面将根据语音产生模型来阐述变速变调的基本原理。

变速变调的改变可以包括变速不变调和变调不变速两个部分。

语音变速不变调是指保持音调和语义保持不变，语速变快或变慢^[28]。该过程表现为语谱图在时间轴上如手风琴般压缩或者扩展。那也就是说，基频值几乎不变，对应于音调不变；整个时间过程被压缩或者扩展，声门周期的数目减小或者增加，即声道运动速率发生改变，语速也随之变化。对应于语音产生模型，激励和系统经历与原始发音情况几乎相同的状态，但持续时间相比原来或长或短^[29]。

严格地讲，基频和音调是两个不同的概念，基频是指声带振动的频率，音调是指人类对基频的主观感知，但是两者变化基本一致，即基频越高，音调越高，基频越低，音调越低，音调是由基频决定的^[30]。因此，语音变调不变速就是指改变说话人基频的大小^[44]，同时保持语速和语义不变，即保持短时频谱包络(共振峰的位置和带宽)和时间过程基本不变^[31]。对应于语音产生模型，变调改变了激励源；声道模型的共振峰参数几乎不变，保证了语义和语速不变。

综上所述，变速改变声道运动速率，力求保持激励源不变；变调改变激励源，力求保持声道的共振峰信息不变。但是声源和声道不是相互独立的，在改变声源时，必然也会非线性的影响声道，同样地，改变声道时也会或多或少的影响声源，两者之间相互影响，相互作用。