Filtro inverso

El procesamiento de señales es un subcampo de la ingeniería eléctrica que se centra en analizar, modificar y sintetizar señales como sonido, imágenes y mediciones científicas. Por ejemplo, con un filtro g, un filtro inverso h es uno tal que la secuencia de aplicación de g luego h a una señal da como resultado la señal original. A menudo se utilizan filtros inversos electrónicos o de software para compensar el efecto del filtrado ambiental no deseado de las señales.

En ciencias del habla

En todos los modelos propuestos para la producción del habla humana, una variable importante es la forma de onda del flujo de aire, o velocidad del volumen, en la glotis. La forma de onda de la velocidad del volumen glotal proporciona el vínculo entre los movimientos de las cuerdas vocales y los resultados acústicos de dichos movimientos, en el sentido de que la glotis actúa aproximadamente como una fuente de velocidad del volumen. Es decir, la impedancia de la glotis suele ser mucho mayor que la del tracto vocal, por lo que el flujo de aire glotal está controlado principalmente (pero no completamente) por el área glotal y la presión subglótica, y no por la acústica del tracto vocal. Esta visión de la producción de voz sonada a menudo se denomina modelo de filtro de fuente.

Una técnica para obtener una estimación de la forma de onda de velocidad del volumen glotal durante el habla sonora es el “filtrado inverso” de la forma de onda acústica radiada, medida con un micrófono que tenga una buena respuesta de baja frecuencia. , o la velocidad del volumen en la boca, medida por un neumotacógrafo en la boca que tiene una respuesta lineal, poca distorsión del habla y un tiempo de respuesta inferior a aproximadamente 1/2 ms. Rothenberg describió por primera vez un neumotacógrafo con estas propiedades y lo denominó máscara con ventilación circunferencial o máscara CV.

Tal como se practica, el filtrado inverso generalmente se limita a vocales no nasalizadas o ligeramente nasalizadas, y la forma de onda grabada pasa a través de un "filtro inverso" que tiene una característica de transferencia que es inversa a la característica de transferencia de la voz supraglótica. configuración del tracto en ese momento. La característica de transferencia del tracto vocal supraglótico se define considerando que la entrada al tracto vocal es la velocidad del volumen en la glotis. Para las vocales no nasalizadas, suponiendo una fuente de velocidad de volumen de alta impedancia en la glotis, la función de transferencia del tracto vocal por debajo de aproximadamente 3000 Hz contiene varios pares de polos conjugados complejos, más comúnmente denominados resonancias o formantes. Por lo tanto, un filtro inverso tendría un par de ceros conjugados complejos, más comúnmente denominados antirresonancia, para cada formante del tracto vocal en el rango de frecuencia de interés.

Si la entrada proviene de un micrófono y no de una máscara CV o su equivalente, el filtro inverso también debe tener un polo a frecuencia cero (una operación de integración) para tener en cuenta la característica de radiación que conecta la velocidad del volumen con la presión acústica. El filtrado inverso de la salida de una máscara CV retiene el nivel de flujo cero, mientras que el filtrado inverso de la señal de un micrófono no lo hace.

El filtrado inverso depende del modelo de filtro fuente y de un sistema lineal de filtro de tracto vocal; sin embargo, la fuente y el filtro no necesitan ser independientes.