Česky
The highly interesting thing is for me the human voice. How it is produced? How much energy does it consume? How to control it? How to repair (replace) it? In a simplified way, the basic sound is created in the glottis - the narrow airway between the two vibrating vocal folds, whose vibration is induced by the flowing air from lungs. But this sound is similar rather to buzzing than to modulated speech. To get human voice, two important processes lack. The first one is the propagation of sound from vocal folds to mouth through neck and mouth and nose, and the second one is the articalution of this sound. The propagation of sound through vocal tract enrichs the basic sound spectra by so called formant frequencies, e.g. acoustic resonant frequencies of your neck. And finally articulation divides the voice like monotone sound into ordered speech.
As you can see, the numerical simulation of so called human phonation is multi-physical complex problem, which consists of three different physical fields — the deformation of the vocal folds (elastic body), the complex fluid flow and the acoustics together with mutual couplings. This problem is usually called the fluid-structure-acoustic interaction (FSAI).
Therefore I am interested in following fields:
- Numerical solution of PDEs
- Finite element method
- FSI problems, FSAI problems
- Aeroacoustics
- Advances in research of human phonation
video at page bottom
Snapshot from simulation of fluid flow through model of human vocal folds
Česká verze
Vysoce zajímavá věc je pro mě lidský hlas. Jak vzniká? Kolik energie spotřebuje a kolik vyzáří? Jak ho kontrolovat? Jak ho pomoci spravit (nahradit)? Zjednodušeně, základní zvuk je vyvářen v glotis - úzké štěrbině mezi kmitajícími hlasivkami, jejiž vibrace je vyvolána náporem proudícího vzduchu z plic. Ale tento zvuk se více podobá spíše hučení než modulované řeči. Pro získání lidského hlasu chybí dva důležité děje. Prvním je šíření zvuku od lidských hlasivek do úst skrze krk, dutiny ústní a nosní. Druhý je potom artikulace tohoto zvuku. Šíření zvuku skrze vokální trakt obohatí původní frekvenční spektrum zuvku o takzvané formanty, tj. akustické rezonanční frekvence vašeho krku. A konečně artikulace rozřadí hlasu podobný monotónní zvuk do uspořádané řeči.
Jak vidíte, numerická simulace takzvané lidské fonace je multifyzikální složitý problém, který se skládá ze tří různých fyzikálních oblastí — deformace lidských hlasivek (elastické těleso), složitého proudění vzduchu a akustiky společně se vzájemnými vazbami mezi jednotlivými problémy. Tato úloha je obvykle nazývána jako interakce tekutiny, elastického tělesa a akustiky (FSAI).
Proto mě zajímají následující oblasti:
- Numerické řešení parciálních diferenciálních rovnic
- Metoda konečných prvků
- Problémy interakce tekutiny a elastického tělesa nebo interakce tekutiny, elastického tělesa a akustiky
- Aeroakustika
- Pokrok ve výzkumu lidské fonace
.
Vypsaná témata pro studenty:
- Bc. => Matematické modelování šíření a absorpce zvukových vln (technická aplikace)
- Zadání v pdf (obsazeno)
- Bc. => Matematické modelování šíření zvuku pomocí metody konečných prvků
- Zadání v pdf (VOLNÉ)