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Die akustische Analyse von Sprachlauten 1. Zeitsignal, Periodizität, Spektrum

Die akustische Analyse von Sprachlauten 1. Zeitsignal, Periodizität, Spektrum. Jonathan Harrington. Hoher Luftdruck (Verdichtung der Luftmoleküle). Niedriger Luftdruck (Verdünnung der Luftmoleküle). Wie entsteht der Schall?.

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Die akustische Analyse von Sprachlauten 1. Zeitsignal, Periodizität, Spektrum

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Presentation Transcript

  1. Die akustische Analyse von Sprachlauten 1. Zeitsignal, Periodizität, Spektrum Jonathan Harrington

  2. Hoher Luftdruck (Verdichtung der Luftmoleküle) Niedriger Luftdruck (Verdünnung der Luftmoleküle) Wie entsteht der Schall? 1. Ein Gegenstand bewegt sich und verursacht Luftdruckveränderungen. Luftmoleküle Stimmgabel

  3. 2. Die Luftdruckveränderungen (= der Schalldruck) werden der Länge nach wegen der gegenseitigen Wirkung der Luftmoleküle aufeinander fortgepflanzt Eine Analogie: die Fortpflanzung einer Verdichtung wegen der Federn, die Teilchen verbinden Wie entsteht der Schall?

  4. 3. Durch die Fortpflanzung ensteht derselbe Schalldruck im Ohr 4. Das Trommelfell im Ohr wird im Verhältnis zum Schalldruck in Bewegung gesetzt. Die Wahrnehmung des Schalls 5. Diese physiologischen Bewegungen im Ohr werden in entsprechende elektrische Impulse umgewandelt, die das Gehirn erreichen.

  5. Ein Zeitsignal Hoher Luftdruck Die Schalldruck- Amplitude oder einfach Die Amplitude Atmosphärischer Luftdruck Niedrigerer Luftdruck Ein Zeitsignal Der sich mit der Zeit ändernde Schalldruck wird mit einem Mikrophon an einer Stelle gemessen – eine Abbildung davon ist ein Zeitsignal Mikrophon Die Zeit oder Dauer

  6. Zeitsignale und Lautheit Lautheit ist von der Höhe/Tiefe der Schalldruck-Amplitude abhängig Laut Leise Schalldruck-Amplitude Zeit

  7. Stimmhafte und stimmlose Laute Stimmhafte Laute werden durch periodische Schwingungen von den Stimmlippen erzeugt, die eine sich wiederholende Regelmäßigkeit, oder Periodizität im Sprachsignal verursachen.

  8. stimmlos stimmhaft stimmlos s t m p Q Amplitude Dauer (ms) Periodizität und Stimmhaftigkeit Die Periodizität, die in stimmhaften Lauten vorkommt, verursacht eine regelmäßige Wiederholung im Zeitsignal. Jede Wiederholung wird eine Schwingung genannt. Periodizität

  9. Stimmlippen schließen sich Die Periodendauer Die Periodendauer ist die Dauer einer Schwingung (einer Vibration also einer Schließung + Öffnung) der Stimmlippen

  10. Die Grundfrequenz ist die Anzahl der Stimmlippen Schwingungen pro Sekunde und wird in Hertz (Hz) gemessen. Tonhöhe, Periodendauer, Grundfrequenz • Je schneller die Stimmlippen vibrieren, umso mehr Schwingungen pro Sekunde und umso: • größer die Tonhöhe • kleiner die Periodendauer • höher die Grundfrequenz (f0)

  11. In diesem Intervall vibrieren (schließen und öffnen) die Stimmlippen 102.2 Mal pro Sekunde Die Grundfrequenz (f0) in Hz = 1 / (Periodendauer in Sekunden) Periodendauer = 9.79 ms = 0.00979 Sekunden f0 = 1/0.00979 = 102.2 Hz

  12. Fourier Analyse: = Die Zerlegung eines Zeitsignals in Sinusoiden Zeitsignal, Spektrum, Spektrogramm Zeitsignal = Zeit x Amplitude Spektrum = Frequenz x Amplitude Spektrogramm = Amplitude x Frequenz x Zeit

  13. Definition von einem Sinusoid Ein Sinusoid: ein Punkt dreht sich im Kreis – die Höhe über der horizontalen Linie wird gemessen, und als Funktion der Zeit abgebildet Sinusoid Die Frequenz = 1 Hertz (1 Hz) (weil sich der Punkt 1 Mal/Sekunde im Kreis dreht)

  14. Doppelte Amplitude, selbe Frequenz Amplitude =2 Frequenz = 1 Hz Amplitude =1 Frequenz = 1 Hz 2 Amplitude 0 -2 0 1 0 1 Dauer (Sekunden)

  15. Selbe Amplitude, doppelte Frequenz Amplitude =1 Frequenz = 1 Hz Amplitude = 1 Frequenz = 2 Hz 2 Amplitude 0 -2 0 1 0 1 Dauer (Sekunden)

  16. Ein Spektrum Ein Spektrum ist eine Abbildung der Frequenz (x-Achse) x Amplitude (y-Achse) von Sinusoiden

  17. 0 1 0 1 2 2 1 1 0 0 0 1 2 0 1 2 Sinusoiden (Zeitsignale) 2 Amplitude 0 -2 Dauer (s) 0 1 deren Spektra 2 1 Amplitude 0 0 1 2 Frequenz (Hz)

  18. Spektrum von einem Zeitsignal Zeitsignal 1. Das Zeitsignal wird durch eine Fourier-Analyse in Sinusoiden zerlegt 2. Spektrum: die Abbildung der Amplituden und Frequenzen dieser Sinusoiden

  19. 1. Fourier-Analyse/Zerlegung Zeitsignal Die Zerlegung oder Fourier-Analyse bedeutet: das Signal wird auf eine solche Weise in Sinusoiden aufgeteilt, sodass das ursprüngliche Signal bei der Summierung der Sinusoiden genau rekonstruiert wäre. Fourier-Analyse 2.5 Hz Sinusoid 5 Hz Sinusoid 7.5 Hz Sinusoid Summierung: z.B. a = b + c + d

  20. 2. Ein Spektrum Zeitsignal ist eine Abbildung der Amplituden der aus der Fourier-Analyse entstehenden Sinusoiden als Funktion der Frequenz. Fourier-Analyse 2.5 Hz Sinusoid Amplitude Spektrum 5 Hz Sinusoid 2.5 5 7.5 Frequenz (Hz) 7.5 Hz Sinusoid

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