Dynamics of the Vocal Fold Oscillation
DOI:
https://doi.org/10.5540/tema.2005.06.01.0011Resumo
This paper presents an analysis of the dynamics of the vocal fold oscillation at phonation, using low dimensional mathematical models. It shows that the wavelike motion of the vocal fold mucosa is responsible for a transfer energy from the air flow to the tissues, which fuels the oscillation. A hysteresis effect is present at the onset-offset of the oscillation, commonly observed as different laryngeal configurations at the start and end of phonation. This phenomenon may be modeled as a combination of a Hopf bifurcation of subcritical type and a cyclic fold bifurcation between limit cycles. Finally, the analysis shows that smaller larynges have more restricted oscillation conditions, because they are less capable of absorbing energy from the airflow, in agreement with experimental results from woman and child voices.Referências
[1] D.A. Berry, H. Herzel, I.R. Titze and B.H. Story, Bifurcations in excised larynx experiments, J. Voice, 10 (1996), 129-138.
J. Flanagan and L. Landgraf, Self-oscillating source for vocal-tract synthesizers, IEEE Trans. On Audio and Eletroacoustics, 16 (1968), 57-64.
H. Herzel and C. Knudsen, Bifurcation in a vocal fold model, Nonlinear Dyn., 7 (1995), 53-64.
H. Hirose and S. Niimi, The relationship between glottal opening and the transglottal pressure differences during consonant production, em “Laryngeal Function in Phonation and Respiration” (T. Baer, C. Sasaki, e K. Harris, eds.), pp. 381-390, College-Hill, Boston.
K. Ishizaka and J. L. Flanagan, Synthesis of voiced sounds from a two-mass model of the vocal folds, Bell System Technical Journal, 51 (1972), 1233-1268.
J.J. Jiang, Y. Zhang and J. Stern, Modeling of chaotic vibrations in symmetric vocal folds, J. Acoust. Soc. Am., 110 (2001), 2120-2128.
L.L. Koenig, Laryngeal factors in voiceless consonant production in men, women, and 5-year-olds, J. Speech Lang. Hear. Res., 43 (2000), 1211-1228.
J.C. Lucero, A theoretical study of the hysteresis phenomenon at vocal fod oscillation onset-offset, J. Acoust. Soc. Am., 105 (1999), 423-431 (1999).
J.C. Lucero, Dynamics of a two-mass model of the vocal folds for men, women, and children, Proceedings of the 4th International Conference on Voice Physiology and Biomechanics (2004), 191-195.
J.C. Lucero and L.L. Koenig, Simulations of VhV sequences in children, Proceedings of the 15th International Conference on Phonetic Science (2003), 2905-2908.
X. Pelorson, A. Hirschberg, R.R. van Hassel, A. P. J.Wijnands and Y. Auregan, Theoretical and experimental study of quasisteady- flow separation within the glottis during phonation. Application to a modified two-mass model, J. Acoust. Soc. Am., 96 (1994), 3416-3431.
L. Perko, “Differential Equations and Dynamical Systems”, Springer-Verlag, New York, 1991.
J.M.T. Thompson and H.B. Stewart, “Nonlinear Dynamics and Chaos”, Wiley, New York, 1996.
I.R. Titze, The physics of small-amplitude oscillation of the vocal folds, J. Acoust. Soc. Am., 83 (1988), 1536-1552.
I.R. Titze, “Principles of Voice Production”, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, 1994.
M.A. Trevisan, M.C. Eguia and G.B. Mindlin, Nonlinear aspects of analysis and synthesis of speech time series data, Phys. Rev. E, 63 (2001), 026216.
Downloads
Publicado
Como Citar
Edição
Seção
Licença
Política para Periódicos de Acesso Livre
Autores que publicam nesta revista concordam com os seguintes termos:
- Autores mantém os direitos autorais e concedem à revista o direito de primeira publicação, com o trabalho simultaneamente licenciado sob a Licença Creative Commons Attribution que permite o compartilhamento do trabalho com reconhecimento da autoria e publicação inicial nesta revista.
- Autores têm autorização para assumir contratos adicionais separadamente, para distribuição não-exclusiva da versão do trabalho publicada nesta revista (ex.: publicar em repositório institucional ou como capítulo de livro), com reconhecimento de autoria e publicação inicial nesta revista.
- Autores têm permissão e são estimulados a publicar e distribuir seu trabalho online (ex.: em repositórios institucionais ou na sua página pessoal) a qualquer ponto antes ou durante o processo editorial, já que isso pode gerar alterações produtivas, bem como aumentar o impacto e a citação do trabalho publicado (Veja O Efeito do Acesso Livre).
- Esta é uma revista de acesso aberto, o que significa que todo o conteúdo é livremente disponível gratuitamente para o usuário ou sua instituição. Os usuários estão autorizados a ler, baixar, copiar, distribuir, imprimir, pesquisar ou vincular os textos completos dos artigos, ou usá-los para qualquer outro propósito legal, sem pedir permissão prévia do editor ou do autor. Isso está de acordo com a definição de acesso aberto do BOAI.
Todo o conteúdo do periódico está licenciado sob uma Licença Creative Commons do tipo atribuição BY.