Mathematical-computational modelling of vocal folds applied to the synthesis of abnormal voices

The use of mathematical-computational models of phonation has been developed since the 60’s, being improved throughout the years. This models are very useful by allowing the reproduction of vocal dynamics and of vocal folds behavior during voice and speech emission, being able to help the advances of vocal mechanisms comprehension and its activities related to voice production, also allowing the generation of synthetic voice signals in different conditions. In this work, the anatomical and physiological elements that take part in phonation and the main models for the vocal folds and vocal tract are presented. Based on that, an adaptation of literature models is proposed, allowing the representation of voices with a vocal pathology (vocal polyp). Based on the synthetic samples generated by this model, analytical conjectures are performed, show a high potential for improving polyp detectors at human voice samples performance. Also, a synthesizer implementation is done, based on a well established model on literature, able to generate synthetic voice samples, being controlled by muscular and aerodynamic parameters of voice production, also allowing the adjust of voice disturbance conditions. That synthesizer might be useful, being applied, for example, at the vocal dynamics study and helping vocal evaluation by means of analysis-by-synthesis methods.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESO uso de modelos matemático-computacionais da fonação vem sido desenvolvido desde a década de 1960, se aperfeiçoando ao longo dos anos. Esses modelos possuem grande utilidade por permitir a reprodução da dinâmica vocal e do comportamento das pregas vocais durante a emissão da voz e da fala, podendo auxiliar os avanços da compreensão dos mecanismos vocais e de suas atividades relacionadas à produção vocal, permitindo também a geração de sinais sintéticos de voz em diferentes condições. Neste trabalho, os elementos anatômicos e fisiológicos envolvidos na fonação e os principais modelos para as pregas vocais e para o trato vocal são apresentados. Com base nisso, uma adaptação de modelos da literatura é proposta, para permitir a representação de vozes com uma patologia vocal (pólipo). Com base nas amostras sintéticas geradas por esse modelo, são feitas conjecturas analíticas, que mostram amplo potencial para o aperfeiçoamento de detectores de pólipo em amostras de voz humana. Também é realizada a implementação de um sintetizador, com base em um modelo bem estabelecido na literatura, que gera amostras de voz sintéticas, sendo controlado por parâmetros musculares e aerodinâmicos da produção vocal, também permitindo o ajuste de condições alteradas da voz. Tal sintetizador pode se mostrar útil, sendo aplicado, por exemplo, no estudo da dinâmica vocal e no auxilio à avaliação vocal por meio de métodos de análise-pela-síntese.São Cristóvã