Survey
* Your assessment is very important for improving the workof artificial intelligence, which forms the content of this project
* Your assessment is very important for improving the workof artificial intelligence, which forms the content of this project
Speech Production SOMAYEH SHAHSAVARANI 89/1/23 Language Speech Painting Language Writing Signing Studying Methods Classical Methods (Invasive) Surgery Operation Modern Methods (Non-invasive) MRI FMRI PET-Scan (Positron Emission Tomography) Model Types Old models The Traditional Locationist Model Speech Production, Grammar: Broca’s Area Speech perception, Dictionary: Wernicke’s Area New Models Circuit Models Speech Production: Broca’s Area, Basal Ganglia, Internal Capsule (the nerve fibers that connect the neocortex to subcortical structures) Speech Speech Speech Production Speech Perception Speech Signal Processing Speech Production Respiration Phonation Articulation Speech Production Articulation Phonation Respiration Speech Production Plant Speech Production Speech Sounds The speech phonemes are generally divided into two groups: Vowels The vowels are produced by open mouth The sound which is produced by vocal cords (vocal folds) vibration is the source of vowels. The vocal tract that is located over the vocal cords filters the sound. Different configurations of vocal tract lead to different vowels. Consonants consonants are produced by nearly closed mouth Consonants are produced by the air passing through the oral cavity and oral nasal. Different configurations of tongue, teeth and gum lead to different consonants. Fundamental Frequency and Formant Frequencies Fundamental Frequency: Vowel sounds are produced by vocal cords vibrations. The vibrations produce an alternating wave. Any alternating wave has a fundamental frequency and a number of harmonics. These harmonics are the integer multiples of the fundamental frequency. The fundamental frequency of the alternating wave produced by vocal cords vibration is related to vocal cords vibration speed. For example, for a fundamental frequency, 100 Hz, vocal cords open and close 100 turns per a second. It is important to be mentioned that the vowels are not distinguished by fundamental frequency. A vowel may be produced with different fundamental frequency. On the other hand, at a specific frequency, some different vowels may be produced. Fundamental Frequency and Formant Frequencies Formant Frequencies : Different vowels are distinguishable by their formant frequencies. The vocal tract which is located over the larynx acts as a filter. It strengthens some harmonic frequencies and attenuates some others. The harmonics which are strengthened are called formant frequencies. Different vowels have different formant frequencies. Face Muscles The Muscle of Expression The Muscles of the Mouth Orbicular Oris Levator Labii Superior and Alaeque Nasi Levator Labii Superior Depressor Labii Inferioris The Muscle of Mastication Temporal Muscle Masseter Medial Pterygoid Lateral Pterygoid Speech Production Modeling Vocal Tract and Articulators Modeling Mass-Spring-Damper The Underlying Neural Basis of Speech Production and Learning Modeling Artificial Neural Networks Model-Predictive Control Brain Areas in Speech Motor Control Premotor Cortex Supplementary Motor Area Primary Motor Cortex Somatosensory Cortex Supramarginal Gyrus Primary Auditory Cortex Higher-order Auditory Cortex Cerebellum Basal Ganglia Brain Areas in Speech Motor Control Supplementary Motor Cortex Primary Motor Cortex Somatosensory Cortex Premotor Cortex Supramarginal Gyrus Higher-order Auditory Cortex Primary Auditory Cortex Cerebellum Speech Production Learning Speech Acquisition Auditory Feedback Babbling phase Speech Motor Development Somatosensory Feedback (Proprioceptive(Muscle Spindle) + Tactile(Pressure-mechanoreceptors)) Coordination Development Between Articulators Articulators Movement Speed Performance Variability DIVA Model MPC Model Speech Motor Development ، Differentiation اصالح و تغيير رفتاري که از پيش موجود ،به سمت يک رفتار تخصصي تر ،Integration ترکيب رفتارهاي جديد با رفتارهايي که از قبل وجود داشته اند و تثبيت شده اند. Refinement Differentiation در فرآيند تکامل موتوري گفتار Differentiation ،به معناي افزايش استقالل در کنترل آرتيکوالتورهاست .درست مانند آنچه که در فرآيند Graspingاتفاق مي افتد .در فرآيند تکامل ،Graspingکودک ابتدا ،دست را به عنوان يک واحد جا به جا مي کند اما تدريجا کودک توانايي جا به جايي مستقل بازو ،دست و انگشتان را پيدا مي کند .به طور کل يکي از ويژگي هاي بارز و مشخص سيستم هاي موتوري رشد نيافته ،کنترل محدودي است که بر روي عناصر يک رفتار موتوري وجود دارد .دقيقا فرآيندي مشابه به آنچه در مورد Graspingوجود دارد ،در تکامل موتوري گفتار مشاهده مي شود .رشد و شکل گيري حرکات هماهنگ آرتيکوالتورها نيازمند افزايش هرچه بيشتر در توانايي کنترل مستقل هريک از آرتيکوالتورها مي باشد .در پشتيباني از اين گفته ،مشاهده شده است که مسيرهاي سنسوري موتوري در ناحيه دهاني در نوزادان با رشد و بزرگ شدن نوزاد تخصصي تر مي شود. Integration کسب توانايي کنترل آرتيکوالتوها در فرآيند تکامل موتوري گفتار به صورت سلسله مراتبي است و اين همان ،Integrationاست .همان طور که قبال نيز بيان کرديم Integration ،به معناي ترکيب ،يک رفتار جديد با رفتارهاي موجود از پيش تثبيت شده مي باشد .به عنوان مثال ،مشخص شده است که کنترل ساختارهاي مربوط به دهان در دوران پيش از تولد (جنيني) به صورت سلسله مراتبي و Sequentialظاهر مي شود .به عنوان مثال در حالي که هنوز ساختارهاي عضالني مربوط به لب شکل نگرفته است (در جنين 8هفته) ،جنين مي تواند آرواره اش را تکان دهد. با اين وجود کنترل هماهنگي بين آرتيکوالتورها براي اعمالي چون جويدن ،مکيدن و گفتار متفاوت است .به عنوان مثال ،با وجود اينکه تا 12 ماهگي ،کودک جويدن را فراگرفته است ،اما تا 8سالگي طول مي کشد تا کودک بتواند گفتار را فراگيرد. Speech Motor Development آنچه در نمودار مربوط به داوطلب يک ساله مشاهده مي شود اين است که حرکت فک در فرآيند توليد واژه " "babaغالب بر حرکت لب باال و لب پايين است .از طرفي ديگر بين حرکت لب باال و لب پايين ارتباط ( )Couplingنسبتا بااليي مشاهده مي شود .به طوري که چنين ارتباطي بين لب ها و فک وجود ندارد .اين مشاهده بدان معناست که -1 :کنترل بر روي فک نسبت به لب ها بيشتر است و حرکت غالب در توليد گفتار بر عهده فک است (فاز -2 .)Integrationکنترل مستقلي بر روي لب باال و لب پايين وجود ندارد و حرکت اين دو آرتيکوالتور به هم مرتبط ( )Coupleاست (فاز .)Differentiation Speech Motor Development در نمودار مربوط به داوطلب دو ساله مشاهده مي شود که حرکت فک کمتر شده است و ارتباط حرکت بين لب باال و لب پايين بيشتر شده و از نقش لب پايين در توليد گفتار کاسته شده است .از اين مشاهدان مي توان نتيجه گرفت که -1 :نيروي اضافي ( )Overshootکه ناشي از نابالغ بودن سيستم موتوري است در فک کاهش پيدا کرده است .اين بدان معناست که کنترل بر روي فک بيشتر شده است .هم چنان ارتباط بين لب باال و لب پايين ( )Couplingوجود دارد و در نتيجه کنترل کمتري بر روي لب ها حاکم است ( -2 .)Differentiationمشاهده مي شود که هم چنان حرکت غالب در توليد گفتار بر عهده فک است و لب ها نقش کمتري در توليد واژه " "babaبر عهده دارند (.)Integration Speech Motor Development در نمودار مربوط به داوطلب 6ساله نيز مشاهده مي کنيم که -1 :نقش لب پايين در توليد گفتار افزايش پيدا کرده است و اين دقيقا به معناي ترکيب يک رفتار جديد (نقش لب) به يک رفتار قديمي از پيش تثبيت شده (نقش فک) در توليد گفتار است (-2 .)Integration هماهنگي موجود بين حرکت سنکرون هر سه آرتيکوالتور ،انعکاس دهنده افزايش توانايي در توليد يک رفتار هماهنگ به منظور توليد گفتار است و اين به معناي افزايش کنترل مستقل آرتيکوالتورهاست (.)Differentiation Performance variability Thank You