一种语音模拟装置的制作方法

本实用新型涉及汉语教学设备技术领域，具体为一种语音模拟装置。

背景技术：

传统的汉语教学设计大多集中于教师的教授，而忽略了学生的掌握程度以及练习过程，传统语音教学基本无模具，学习材料为教师现场自我演示或者视频教学，学生体验感不好，学习过程不够直观、不够科学，导致学习效果较差，因此，特提出本实用新型。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种语音模拟装置，具备可为汉语语音零基础学习者提供真实直观的指导，为汉语语音教学者提供切实可行的操作，提高教学效果的优点，解决了现有的汉语教学方法，学生学习过程不够直观、不够科学，学习效果较差的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种语音模拟装置，包括机箱和设置在机箱上部的头部模型，所述头部模型的左侧半剖区域内设置有鼻腔模型、上颌模型、口腔模型、舌部模型、下颌模型和声带模型，所述舌部模型包括舌形气囊，所述舌形气囊的中部一体成型有隔膜，从而分隔成舌尖腔和舌体腔，所述舌尖腔的下部一体成型有上翘褶皱，所述舌体腔的中部一体成型有伸长褶皱，所述舌尖腔和舌体腔分别贯通连接有第一伸缩管和第二伸缩管，所述机箱的内部设置有第一气泵、第二气泵和单片机，且第一伸缩管和第二伸缩管的底端分别与第一气泵和第二气泵的排气端相连通，所述单片机配置有可视化发音系统，所述单片机分别电连接第一气泵和第二气泵。

优选的，所述声带模型为硅胶材质，其内部设置有发声振动器，所述鼻腔模型的上端内壁和下端内壁分别固定连接橡胶垫的两端，所述橡胶垫的后表面设置有共鸣振动器，所述单片机分别电连接发声振动器和共鸣振动器。

优选的，所述下颌模型包括摆杆，所述摆杆的右侧与头部模型的半剖区域相铰接，所述摆杆的右端和头部模型的半剖区域的底端分别铰接电动伸缩杆的两端，所述摆杆的左侧外壁固定连接有下颌体模型，所述舌部模型的底端与下颌体模型的右端固定连接，所述下颌体模型的外壁固定连接有弹性垫，且弹性垫的右端与头部模型的半剖区域固定连接，所述单片机电连接电动伸缩杆。

优选的，所述下颌体模型的左端和左侧分别一体成型有下唇和下齿，所述上颌模型的左端和左侧分别对应下唇和下齿一体成型有上唇和上齿。

优选的，所述弹性垫的上端与舌部模型的右端固定连接，且第一伸缩管和第二伸缩管均贯穿弹性垫与头部模型的间隙。

优选的，所述机箱的底端固定连接有固定座。

与现有技术相比，本实用新型提供了语音模拟装置，具备以下有益效果：

1、该语音模拟装置，通过在头部模型上设置鼻腔模型、口腔模型、舌部模型、下颌模型和声带模型等发声器官模型，且发声器官模型可通过可视化发音系统控制模拟发音运动，从而进行直观指导教学，汉语语音教学者可进行切实可行的操作，进而提高教学效果；

2、该语音模拟装置，通过在舌尖腔的下部一体成型上翘褶皱，在舌体腔的中部一体成型伸长褶皱，通过气泵向舌尖腔和舌体腔内注气，从而模拟发音时舌部的伸长、翘起运动，从而使发音教学更加真实、直观，提高教学效果。

附图说明

图1为本实用新型主视图；

图2为本实用新型结构示意图；

图3为图2中a处的放大图。

图中：1、机箱；2、头部模型；3、固定座；4、鼻腔模型；5、上颌模型；6、口腔模型；7、舌部模型；71、舌形气囊；72、第一伸缩管；73、第二伸缩管；74、隔膜；75、舌尖腔；76、舌体腔；77、上翘褶皱；78、伸长褶皱；8、下颌模型；81、摆杆；82、电动伸缩杆；83、下颌体模型；84、弹性垫；9、声带模型；10、上齿；11、第一气泵；12、第二气泵；13、单片机；14、发声振动器；15、橡胶垫；16、共鸣振动器；17、下唇；18、下齿；19、上唇。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1、图2和图3所示，一种语音模拟装置，包括机箱1和设置在机箱1上部的头部模型2，机箱1为筒状箱体，头部模型2的左侧开设有半剖区域，头部模型2的左侧半剖区域内按照人体头部结构设置有鼻腔模型4、上颌模型5、口腔模型6、舌部模型7、下颌模型8和声带模型9，舌部模型7包括舌形气囊71，舌形气囊71为弹性气囊，常规状态下为常人舌部形状，舌形气囊71的中部一体成型有隔膜74，从而分隔成舌尖腔75和舌体腔76，舌尖腔75的下部一体成型有上翘褶皱77，舌体腔76的中部一体成型有伸长褶皱78，舌尖腔75和舌体腔76分别贯通连接有第一伸缩管72和第二伸缩管73，机箱1的内部设置有第一气泵11、第二气泵12和单片机13，第一气泵11和第二气泵12均为常规小型气泵，单片机13型号为at89s51，且第一伸缩管72和第二伸缩管73的底端分别与第一气泵11和第二气泵12的排气端相连通，第一气泵11和第二气泵12的吸气端分别通过气管与进行1外壁环境相连通，且气管内设置有过滤网，当第一气泵11工作，通过第一伸缩管72向舌尖腔75内注气时，上翘褶皱77拉伸，舌尖腔75上翘，当第二气泵12工作，通过第二伸缩管73向舌体腔76内注气时，伸长褶皱78拉伸，舌体腔76伸长，从而模拟发音时舌部的上翘和伸长，并且可通过控制气泵工作的时间、及注气量，控制舌部的运动幅度，从而更加真实，并且，机箱1内还设置有usb电源接口、稳压器、变压器、开关和多个控制器，从而保证气泵和单片机13稳定工作，单片机13配置有可视化发音系统。

需要说明的是，可视化发音系统包括发音可视化动画系统以及运动准确性评估系统两个部分，发音可视化动画系统包括两种输入数据：用于发音器官形状建棋的核磁共振数据以及用于虚拟头部运动的ema运动数据及同步音频。

通过对多切面的核磁共振图像进行跟踪和三维网格化处理获得发音器官的三维网格模型。由facegen[nversions，2008)教件生成人的头部网格模型，同时调整该头部网格模型使之与由核磁共振获得的发音器官三维网格模型在空间上大小对应。在得到上述静态三维模型之后，根据不同发音器官的生理特性以及运动特性选用不同的建模方法，除此之外还需通过opengl。纹理、颜色以及光照渲染才可获得如下图所示的虚拟发音人静态头部形状，在得到发音系统的静态模型之后，我们通过ema录制的来自于真实发音员的发音器官运动数据以及同步音频信息后进行相应运动驱动，最终形成针对具体发音的可视化发音动画。该动画系统不仅可以展示整个虚拟发音人的发音动画而且可以有选择的显示具体某个发音器官的运动过程。

可通过结合客观评估以及主观评估方法来确定合成得到的发音器官的运动准确性。其中客观评估通过对比相同发音下的x光影像跟踪得到的轮廓数据以及有合成结果中提取的轮廓数据进行每一时刻下的形状比较完成，同时主观评估则通过邀请志愿者以及语音学专家进行打分的方式实现。

请参阅图1和图2所示，声带模型9为硅胶材质，其内部设置有发声振动器14，鼻腔模型4的上端内壁和下端内壁分别固定连接橡胶垫15的两端，橡胶垫15的后表面设置有共鸣振动器16，发声振动器14和共鸣振动器16均为常规扁平马达振动器，当单片机13控制发声振动器14通电工作，声带模型9震动，从而模拟声带震动发声，当单片机13控制共鸣振动器16通电工作，橡胶垫15震动，从而模拟鼻腔共鸣，同理，在口腔模型6内设置橡胶垫和共鸣振动器，从而模拟口腔共鸣。

请参阅图1和图2所示，下颌模型8包括摆杆81，摆杆81的右侧与头部模型2的半剖区域相铰接，摆杆81的右端和头部模型2的半剖区域的底端分别铰接电动伸缩杆82的两端，电动伸缩杆82为常规小型电动伸缩杆，摆杆81的左侧外壁固定连接有下颌体模型83，下颌体模型83为硬塑材质，舌部模型7的底端与下颌体模型83的右端固定连接，下颌体模型83的外壁固定连接有弹性垫84，弹性垫84均有优良的弹性，且弹性垫84的右端与头部模型2的半剖区域的右端固定连接，通过电动伸缩杆82带动摆杆81摆动，进而带动下颌体模型83上下摆动，从而模拟口腔的张合，模拟发声时口腔运动。

请参阅图1和图2所示，下颌体模型83的左端和左侧分别一体成型有下唇17和下齿18，上颌模型5的左端和左侧分别对应下唇17和下齿18一体成型有上唇19和上齿10，从而提高模型的真实性。

请参阅图1和图2所示，弹性垫84的上端与舌部模型7的右端固定连接，且第一伸缩管72和第二伸缩管73均贯穿弹性垫84与头部模型2的间隙，从而便于连接第一伸缩管72和第二伸缩管73，且保证模型的美观性。

请参阅图1和图2所示，机箱1的底端固定连接有固定座3，固定座3为减震橡胶座，从而便于固定本实用新型。

工作原理：在使用该语音模拟装置时，将语音模拟装置与外部手机或电脑连接，通过可视化发音系统选择发音音节，则电脑或手机上模拟发音，同时可视化发音系统控制电动伸缩杆82、发声振动器14、共鸣振动器16、第一气泵11和第二气泵12做出相应的反应，使鼻腔模型4、口腔模型6、舌部模型7、下颌模型8和声带模型9等发音器官模型做出相应运动，从而直观的演示此音节发音时，各个发音器官的运动状态，从而进行直观指导教学，为汉语语音教学者提供切实可行的操作，为汉语语音零基础学习者提供真实直观的指导，从而提高教学效果。

综上，该语音模拟装置，通过在头部模型2上设置鼻腔模型4、口腔模型5、舌部模型6、下颌模型7和声带模型8等发声器官模型，且发声器官模型可通过可视化发音系统控制模拟发音运动，从而进行直观指导教学，汉语语音教学者可进行切实可行的操作，进而提高教学效果，通过在舌尖腔75的下部一体成型上翘褶皱77，在舌体腔76的中部一体成型伸长褶皱78，通过气泵向舌尖腔75和舌体腔76内注气，从而模拟发音时舌部的伸长、翘起运动，从而使发音教学更加真实、直观，提高教学效果。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。