Segundo año del proyecto EUNISON de simulación numéricamente de la voz humana

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14Apr

Eunison-la-salle-2014-150x150Este próximo jueves 16 de abril se celebra el Día Mundial de la Voz. Un equipo de La Salle-URL participa en el proyecto europeo EUNISON que ya está en su segundo año.
La voz es el principal canal de comunicación entre personas. Los bebes generan sonidos en sus primeros meses de vida y los niños aprenden a hablar en pocos años. Ser capaces de simular con precisión el funcionamiento del órgano de la voz, desde la activación muscular al sonido final generado, puede permitir en un futuro prever los efectos de posibles patologías de las cuerdas vocales, disponer de nuevas herramientas para facilitar el trabajo de logopedas o reproducir la voz de un individuo determinado.
En esta investigación se trabaja en el proyecto europeo EUNISON (Extensive UNIfied-domain SimulatioN of the human Voice, www.eunison.eu). Este proyecto, en el que participan científicos españoles (La Salle-URL y CIMNE), suecos (KTH), franceses (Gipsa-Lab) y alemanes (FAU), tiene el propósito de simular numéricamente la producción de voz humana.
Los mecanismos físicos que nos permiten generar voz con toda naturalidad son extremadamente complejos. El aire que emana de los pulmones hace vibrar las cuerdas vocales generando un polo acústico que se ve modulado a su paso por el tracto vocal y que, finalmente, resulta en un sonido emitido. Este proceso involucra flujos de aire turbulento y ondas acústicas que se propagan en un conducto en movimiento de geometría enrevesada (el tracto vocal), partes del cual colisionan entre ellas, igual como lo hacen las cuerdas vocales al vibrar, según el sonido pronunciado. Las ecuaciones de la física que nos permiten describir todos estos fenómenos no son nada sencillos y solo se pueden resolver utilizando métodos numéricos.
A lo largo de la segunda mitad del siglo XX, los métodos numéricos se han utilizado principalmente para resolver problemas asociados a la ingeniería: desde el cálculo de la estructura de un edificio al diseño del perfil del ala de un avión, las cuestiones abordadas resultan incontables. La construcción relativamente reciente de centros de supercomputación ha permitido plantearse simulaciones hasta ahora poco impensables. Un ejemplo destacable es el funcionamiento de diferentes aspectos del cuerpo humano, desde el latido del corazón, a la biomecánica de un músculo, o al objetivo central del proyecto EUNISON, la producción de voz humana. Como ejemplo, comentar que una simple fricativa como la /s/ comporta diversas horas de cálculo en un centro de supercomputación y la generación de sílabas puede comportar días.
Recientemente tuvo lugar en Grenoble la segunda reunión anual de seguimiento del proyecto EUNISON. Se trata de un proyecto de investigación enmarcado en los proyectos de la Unión Europea sobre Tecnologías Futuras y Emergentes (FET), correspondiente al séptimo Programa Marco de Investigación y Desarrollo Tecnológico.
A lo largo del primer año de EUNISON, los esfuerzos se centraron en la simulación de la vibración de las cuerdas vocales y en la acústica del trato vocal con el objetivo de generar vocales. En los dos casos los resultados de las simulaciones numéricas se compararon con medidas realizadas en réplicas mecánicas fabricadas en impresoras 3D.
En este segundo año de proyecto se ha abordado la producción de diptongos como /ai/, lo que comporta trabajar en tractos vocales dinámicos, generando sonidos más complejos como la fricativa /s/ y se ha modelado la biomecánica de los diferentes grupos musculares que intervienen en la generación de un determinado sonido. El tercero y último año de EUNISON será el año de la gran unificación, en que se pretende hacer una simulación numérica conjunta que englobe desde la activación muscular al sonido finalmente emitido, incorporando la vibración de las cuerdas vocales y el movimiento del tracto vocal. Una simulación de este tipo, que requerirá un elevado coste computacional, permitirá por ejemplo generar sílabas como /sa/.

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