Characterisation of plosive) fricative and aspiration ... - IEETA
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c) Fortran (newer)<br />
MAIN<br />
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INPUT1<br />
read input file<br />
VNDCR<br />
calculate end-corrections<br />
OUT2<br />
write end-corrections to file<br />
VENSA<br />
calculate acoustic transfer<br />
<strong>and</strong> Type 1, 2 & 5 elements<br />
CONV<br />
Type3 (cone) element<br />
TYPE4<br />
Type4 element<br />
OUT3<br />
write pressure FRF to file<br />
OUTT4<br />
incident pressure<br />
OUTT5<br />
reflected pressure<br />
VOUT<br />
calculate optional outputs<br />
OUTN1<br />
write to file<br />
MVOAC<br />
main<br />
LOADAREA<br />
read input file<br />
VNDCR<br />
calculate end-corrections<br />
VENSA<br />
calculate acoustic transfer<br />
ETYPE1<br />
Type1 element<br />
ETYPE2<br />
Type2 element<br />
ETYPE3<br />
Type3 element<br />
ETYPE4<br />
Type4 element<br />
ETYPE5<br />
Type5 element<br />
VOUT<br />
calculate optional outputs<br />
MAIN<br />
main<br />
INPUT1<br />
read input file<br />
VENDCR<br />
calculate end-corrections<br />
VOAC<br />
calculate acoustic transfer<br />
for fast <strong>and</strong> slow elements<br />
VCOUT<br />
calculate optional outputs<br />
OUTN1<br />
write to file<br />
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1-R<br />
1<br />
1<br />
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1+R 2<br />
1-R2<br />
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S2<br />
p 2 , u<br />
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p , u1 p 2 ,<br />
2<br />
l 2<br />
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1<br />
S1 1<br />
S2<br />
p 1 , u1 p 2 , u2<br />
1<br />
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2<br />
S2<br />
plane <strong>of</strong> transfer<br />
l 2<br />
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Type 1<br />
Orifice<br />
S 4 S 2 S 1<br />
S 3<br />
x 3<br />
S 2<br />
Key:<br />
S 1<br />
x 2 x 1<br />
plane <strong>of</strong> transfer<br />
Type 2<br />
Ramp<br />
x 2<br />
x 1<br />
S 2<br />
flow<br />
Type 3<br />
Cone<br />
x 2<br />
S 1<br />
x 1<br />
S 5<br />
S4<br />
S 5<br />
x 4<br />
Type 4<br />
Outlet<br />
S 3<br />
x 3<br />
x 3<br />
S 3<br />
S 1<br />
x 1<br />
(with side branches)<br />
x 2<br />
S 2<br />
S 1<br />
x 1<br />
Type 5<br />
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Pipe<br />
S 1<br />
x 1
Area Function<br />
Area (sq m)<br />
x<br />
Area function along Vocal Tract (from lips)<br />
10−3<br />
1.2<br />
e1 e2 e3 e4 e5 e6 e7<br />
1<br />
0.8<br />
0.6<br />
0.4<br />
0.2<br />
0<br />
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2<br />
Distance from Lips (m)<br />
Hydraulic Radius<br />
Hydraulic Radius (m)<br />
Hydraulic Radius function along Vocal Tract (from lips)<br />
0.02<br />
e1 e2 e3 e4 e5 e6 e7<br />
0.018<br />
0.016<br />
0.014<br />
0.012<br />
0.01<br />
0.008<br />
0.006<br />
0.004<br />
0.002<br />
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2<br />
Distance from Lips (m)<br />
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<br />
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0.5<br />
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0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20<br />
Length from glottis (cm)<br />
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Area (cm 2 )<br />
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0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20<br />
Length from glottis (cm)
Sound Pressure Level (dB)<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
−10<br />
−20<br />
Figure 22A from Shadle (1985) with VOAC v1.5 prediction (160 cc/s)<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10<br />
Frequency (kHz)<br />
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40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
−10<br />
−20<br />
Figure 23A from Shadle (1985) with VOAC v1.5 prediction (160 cc/s)<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10<br />
Frequency (kHz)<br />
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−40<br />
−50<br />
−60<br />
−70<br />
−80<br />
−90<br />
Outline from dynamic MRI frame31M<br />
−100<br />
10 20 30 40 50<br />
X coordinate<br />
60 70 80 90<br />
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Distance function − dfn312m<br />
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Length from glottis (cm)<br />
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0 2 4 6 8 10 12<br />
30<br />
20<br />
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Left Mid-sagittal Right<br />
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[p]<br />
0 2 4 6 8 10 12 14 16<br />
[a]<br />
0 2 4 6 8 10 12 14 16<br />
[s]<br />
0 2 4 6 8 10 12 14 16<br />
[i]<br />
0 2 4 6 8 10 12 14 16<br />
Length from glottis (cm)<br />
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10<br />
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−10<br />
[a]<br />
−20<br />
0 2 4 6 8<br />
Frequency (kHz)<br />
30<br />
20<br />
[i]<br />
10<br />
0<br />
−10<br />
−20<br />
0 2 4 6 8<br />
Frequency (kHz)<br />
Vol. vel. TF (dB)<br />
Vol. vel. TF (dB)<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
−10<br />
[s]<br />
−20<br />
0 2 4 6 8<br />
Frequency (kHz)<br />
30<br />
20<br />
[p]<br />
10<br />
0<br />
−10<br />
−20<br />
0 2 4 6 8<br />
Frequency (kHz)<br />
Pressure TF (dB)<br />
Pressure TF (dB)<br />
−100<br />
−120<br />
−140<br />
[s]<br />
−160<br />
0 2 4 6 8<br />
Frequency (kHz)<br />
−100<br />
−120<br />
−140<br />
[p]<br />
−160<br />
0 2 4 6 8<br />
Frequency (kHz)<br />
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Volume velocity (units)<br />
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0.4<br />
0.3<br />
0.2<br />
0.1<br />
0<br />
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22<br />
Time (ms)<br />
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0<br />
−5<br />
Mid−vowel [a]<br />
0 10 20<br />
Time (ms)<br />
30 40<br />
100<br />
50<br />
0<br />
0 2 4 6 8<br />
2<br />
Frequency (kHz)<br />
1<br />
0<br />
−1<br />
0<br />
0.6<br />
5 10<br />
Time (ms)<br />
15 20<br />
0.4<br />
0.2<br />
0<br />
−0.2<br />
0 5 10<br />
Time (ms)<br />
15 20<br />
Pressure (Pa)<br />
PSD (dB/Hz)<br />
Autocorrelation<br />
Real Cepstrum<br />
5<br />
0<br />
−5<br />
Mid−<strong>fricative</strong> (voiced) [z]<br />
0 10 20<br />
Time (ms)<br />
30 40<br />
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0.6<br />
0.4<br />
0.2<br />
0<br />
−0.2<br />
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Normalised frequency (bins)<br />
Log amplitude (dB)<br />
0<br />
−10<br />
−20<br />
−30<br />
−40<br />
−50<br />
−60<br />
−70<br />
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Normalised frequency (bins)<br />
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Volume Velocity (cubic cm/s)<br />
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0 2 4 6 8<br />
0<br />
−200<br />
0 2 4 6 8<br />
400<br />
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0<br />
−200<br />
0 2 4 6 8<br />
Time (ms)<br />
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W(f)<br />
D(f)<br />
−80<br />
−100<br />
−120<br />
−140<br />
−160<br />
−120<br />
−140<br />
Power Spectral Density (dB)<br />
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−160<br />
0 1000 2000 3000 4000<br />
−80<br />
−100<br />
−120<br />
−140<br />
0 1000 2000 3000 4000<br />
Frequency (Hz)<br />
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Separation <strong>of</strong> signals using Infinite Comb Filter (Sfrq=8192.0, N=8192, dT=82)<br />
10−4<br />
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0 2 4 6 8 10<br />
Time (ms)<br />
12 14 16 18 20<br />
Performance vs. Record Length<br />
Change in SNR (dB)<br />
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25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
0<br />
−5<br />
−10<br />
−15<br />
10 1<br />
Infinite Comb Filter Perfomance vs. Window Length<br />
10 2<br />
10 3<br />
Length <strong>of</strong> Data Sample (sample points)<br />
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Volume Velocity (m^3/s)<br />
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Separation <strong>of</strong> signals, using Wiener Filter (Sfrq=8192.0, N=8192, dT=82, nP=82)<br />
10−4<br />
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0 2 4 6 8 10<br />
Time (ms)<br />
12 14 16 18 20<br />
Iterated Response<br />
Volume Velocity (m^3/s)<br />
x<br />
Separation <strong>of</strong> signals, using Wiener Filter (Sfrq=8192.0, N=8192, dT=82, nP=82)<br />
10−4<br />
6<br />
4<br />
2<br />
0<br />
D=s+n<br />
Y=E[s]<br />
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0 2 4 6 8 10<br />
Time (ms)<br />
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10<br />
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0<br />
−5<br />
10 2<br />
periodic<br />
aperiodic<br />
Wiener Filter Performance vs. Window Length<br />
10 3<br />
Length <strong>of</strong> Data Sample (sample points)<br />
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x<br />
Separation <strong>of</strong> signals using Wavelet coefficient thresholding (Sfrq=8192.0, dT=82)<br />
10−4<br />
6<br />
4<br />
2<br />
0<br />
X=s+n<br />
Y=E[s]<br />
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0 2 4 6 8 10<br />
Time (ms)<br />
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−2<br />
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Time (ms)<br />
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0<br />
1<br />
0<br />
1<br />
0<br />
−1<br />
0 10 20 30 40 50<br />
Time (ms)<br />
2<br />
0<br />
2<br />
0<br />
2<br />
0<br />
1<br />
0<br />
1<br />
0<br />
1<br />
0<br />
−1<br />
0 10 20 30 40 50<br />
Time (ms)<br />
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0<br />
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0<br />
1.5<br />
0<br />
1.5<br />
Synthesised signal<br />
Harmonic part<br />
Harmonic estimate<br />
Inharmonic part<br />
Inharmonic estimate<br />
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Time (ms), sampled at 48.0 kHz<br />
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0<br />
1.5<br />
0<br />
1.5<br />
0<br />
1.5<br />
Synthesised signal<br />
Harmonic part<br />
Harmonic estimate<br />
Inharmonic part<br />
Inharmonic estimate<br />
Error<br />
0<br />
0 10 20 30 40 50 60<br />
Time (ms), sampled at 48.0 kHz<br />
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PSHF performance (dB)<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
0<br />
−5<br />
Constant<br />
−5 0 5 10 20<br />
HNR (dB)<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
0<br />
−5<br />
Modulated<br />
−5 0 5 10 20<br />
HNR (dB)<br />
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Prescribed HNR <strong>and</strong> Measured HNR (dB)<br />
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50<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
0<br />
−5<br />
Constant Modulated<br />
120 131 200 120 131 200<br />
Fundamental frequency (Hz)<br />
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PSHF performance (dB)<br />
30<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
0<br />
−5<br />
−10<br />
0 0.25 0.5 1.0<br />
Jitter (%)<br />
1.5 3 5<br />
30<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
0<br />
−5<br />
−10<br />
0 0.5 1.0 1.5<br />
Shimmer (dB)<br />
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Cost (dB)<br />
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−70<br />
−80<br />
−90<br />
−100<br />
−110<br />
−120<br />
35<br />
30<br />
25<br />
20<br />
170<br />
Window length (ms) −130<br />
160<br />
150<br />
140<br />
130<br />
120<br />
<br />
110<br />
0 100 200 300 400<br />
Time (ms)<br />
500 600 700 800<br />
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Sound Pressure (Pa)<br />
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0<br />
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Original signal<br />
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Harmonic estimate<br />
Anharmonic estimate<br />
−5<br />
0 100 200 300 400<br />
Time (ms)<br />
500 600 700 800<br />
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Frequency (kHz)<br />
0<br />
0 100 200 300 400 500 600 700 800<br />
8<br />
6<br />
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0<br />
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0<br />
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0<br />
0 100 200 300 400<br />
Time (ms)<br />
500 600 700 800<br />
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0<br />
−2<br />
Original signal<br />
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Harmonic estimate<br />
Anharmonic estimate<br />
300 320 340<br />
Time (ms)<br />
360 380 400<br />
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Power Spectral Density (dB/Hz)<br />
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40<br />
20<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
80<br />
60<br />
40<br />
Original /z/<br />
Harmonic part <strong>of</strong> /z/<br />
Anharmonic part <strong>of</strong> /z/<br />
20<br />
0<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8<br />
Original /s/<br />
9 10<br />
Frequency (kHz)<br />
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60<br />
40<br />
20<br />
0<br />
−20<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
0<br />
−20<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
0<br />
−20<br />
Original<br />
Harmonic<br />
Anharmonic<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10<br />
Frequency (kHz)<br />
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Original signal<br />
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Harmonic estimate<br />
Anharmonic estimate<br />
−4<br />
0 100 200 300 400<br />
Time (ms)<br />
500 600 700 800<br />
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20<br />
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Frequency (kHz)<br />
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Harmonic<br />
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32 ms window<br />
45<br />
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000<br />
Time (ms)<br />
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Phase (deg)<br />
Magnitude (dB)<br />
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5<br />
4<br />
3<br />
2<br />
1<br />
−90<br />
−180<br />
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0<br />
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000<br />
90<br />
0<br />
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000<br />
Time (ms)<br />
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Phase re. EGG (deg)<br />
180<br />
135<br />
90<br />
45<br />
0<br />
−45<br />
−90<br />
−135<br />
700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400<br />
Time (ms)<br />
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Measured phase (deg)<br />
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270<br />
180<br />
90<br />
0<br />
−90<br />
HNR = 20 dB<br />
−180<br />
−180 −90 0 90<br />
360<br />
270<br />
180<br />
90<br />
0<br />
−90<br />
HNR = 10 dB<br />
−180<br />
−180 −90 0 90<br />
Prescribed phase (deg)<br />
360 HNR = 5 dB<br />
270<br />
180<br />
90<br />
0<br />
−90<br />
−180<br />
−180 −90 0 90<br />
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Phase re. EGG (deg)<br />
Magnitude (dB)<br />
5<br />
4<br />
3<br />
2<br />
1<br />
0<br />
135<br />
90<br />
45<br />
0<br />
−45<br />
−90<br />
−135<br />
−180<br />
B v dh z zh j h<br />
B v dh z zh j h<br />
Phoneme<br />
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Phase (deg)<br />
90<br />
45<br />
0<br />
−45<br />
−90<br />
100 120 140 160 180<br />
Fundamental frequency, f (Hz)<br />
0<br />
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Signal amplitude (unit)<br />
−360<br />
0.05<br />
−180 0<br />
Phase (<br />
180 360 540 720<br />
o )<br />
0<br />
0.05<br />
0<br />
0.05<br />
0<br />
0.05<br />
0<br />
−0.05<br />
620 625 630 635 640 645<br />
Time (ms)<br />
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Delay (ms)<br />
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4<br />
3<br />
Harmonic<br />
lips glottis<br />
3<br />
2<br />
1<br />
Anharmonic<br />
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Distance (cm), from teeth<br />
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Sound pressure (Pa)<br />
2<br />
0<br />
2<br />
0<br />
1<br />
0<br />
Combined<br />
Voiced<br />
Unvoiced<br />
Synthetic<br />
−1<br />
0 10 20 30<br />
Time (ms)<br />
40 50 60<br />
4<br />
0<br />
4<br />
0<br />
2<br />
0<br />
Original<br />
Harmonic<br />
Anharmonic<br />
Real<br />
−2<br />
900 910 920 930<br />
Time (ms)<br />
940 950 960<br />
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Power spectral density (dB/Hz)<br />
100<br />
90<br />
80<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
0 1 2 3 4<br />
Frequency (kHz)<br />
5 6 7 8<br />
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S 1<br />
R 3<br />
ε<br />
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-<br />
plane <strong>of</strong> transfer<br />
a) contraction b) blind tube<br />
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VNDCR<br />
VENSA<br />
VOUT<br />
ETYPE1<br />
ETYPE2<br />
ETYPE3<br />
ETYPE4<br />
ETYPE5<br />
calculate end corrections<br />
establish boundary conditions<br />
<strong>and</strong> calculate acoustic transfer<br />
Type1 element<br />
Type2 element<br />
Type3 element<br />
Type4 element<br />
Type5 element<br />
calculate optional outputs
a) vowel /schwa/<br />
l = 170 mm<br />
1<br />
S 1<br />
=680 mm<br />
2<br />
b) vowel /a/<br />
l = 60 mm l = 90 mm<br />
1<br />
2<br />
S 1 =100 mm 2<br />
S 2 =700 mm 2<br />
c) vowel /i/<br />
l 1 = 80 mm l 2 = 90 mm<br />
S 1 =700 mm 2<br />
S 2 =100 mm 2<br />
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Time (ms)<br />
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15<br />
10<br />
5<br />
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Frequency (kHz)<br />
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Amplitude (units)<br />
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0.6<br />
0.4<br />
0.2<br />
0<br />
10 0<br />
6<br />
3<br />
0<br />
−3<br />
−6<br />
10 0<br />
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