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Inwiefern werden Formanten wegen der Telefonsprache unzuverlässig?

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Inwiefern werden Formanten wegen der Telefonsprache unzuverlässig?. Referentin: Salima Nurdavletova 20.11.2007. Überblick. Effekte der Telefonübertragung Der Einfluss von der Telefonübertragung auf die Messung von Formantfrequenzen (Künzel, 2001)

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inwiefern werden formanten wegen der telefonsprache unzuverl ssig

Inwiefern werden Formanten wegen der Telefonsprache unzuverlässig?

Referentin: Salima Nurdavletova

20.11.2007

berblick
Überblick
  • Effekte der Telefonübertragung
  • Der Einfluss von der Telefonübertragung auf die Messung von Formantfrequenzen (Künzel, 2001)
  • Mobiltelefoneffekt an Vokalformanten (Byrne und Foulkes, 2004)
1 effekte der telefon bertragung
1. Effekte der Telefonübertragung

Die Studie von Moye (1979) beschreibt unterschiedliche Effekte von Telefonübertragung auf Sprache, z.B.:

  • Hintergrundlärm und Verzerrungen;
  • Bandpasseigenschaften von dem Übertragungskanal (zwischen 300 und 3400 Hz)
drei haupttypen von effekten
Drei Haupttypen von Effekten
  • Umwelteffekte – Auswirkungen, die von der physikalischen Umgebung resultieren, in der das Telefongespräch stattfindet, z.B. Hintergrundlärm wie Verkehr usw.
  • Sprechereffekte – Sprecherverhalten, wie z. B. Telefonstimme, Lautstärke. Die Grundfrequenz ändert sich.
  • Technische Effekte – selektive Übertragung von Frequenzen; Schallenergie unter 300 Hz und über 3400 Hz ist verringert oder nicht übertragbar
2 der einfluss von der telefon bertragung auf die messung von formantfrequenzen
2. Der Einfluss von der Telefonübertragung auf die Messung von Formantfrequenzen
  • Auslöser der Studie: Empirische Dialektologie
  • J. Schmidt wollte telefonisch neue Daten von der gleichen Gruppe erheben, von der er 1981 face-to-face - Aufnahmen gemacht hatte.
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Frage an Künzel:

Gibt es Schwierigkeiten, wenn man Sprachmuster über das Telefon zieht im Vergleich zu den direkt aufgenommenen Sprachbeispielen?

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Wird das Messen von Formantfrequenzen durch Telefonübertragung beeinflusst?
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Der erste empirische Schritt: Nachweis dertypischen Übertragungseigenschaften von Standardtelefonen (ISDN)
  • Daten von einer unveröffentlichten Studie
  • Ergebnis: Alle Standardtelefone haben einen relativ gleichen Übertragungskanal – Frequenzen, die zwischen 400 Hz und 3400 Hz liegen, werden übertragen; unterhalb und überhalb des Übertragungsbereichs werden sie abgedämpft; F1 geht nach oben
hypothese
Hypothese:

Vor allem die ersten Formanten von hohen und mittleren Vokalen werden vom Telefoneffekt betroffen. F2 und höhere Formanten werden nicht beeinflusst, solange sie innerhalb des Übertragungsbereichs liegen.

experiment
Experiment
  • Natürlich gesprochene Sprache wurde untersucht;
  • 10 männliche und 10 weibliche Sprecher mit dem Durchschnittsalter von 25 Jahren lasen den Text „Der Nordwind und die Sonne“ vor;
  • Normale Geschwindigkeit und Lautstärke;
  • Zwei Aufnahmen: direkt auf Mikrophon und über das Standardtelefon
die methode
Die Methode

Es wurde auf zwei verschiedene Arten gemessen:

  • visuell, d.h. ein Spektrogrammleser fand den Schwerpunkt;
  • automatisch, d.h. mit Autokorellationsfunktion
die probleme
Die Probleme
  • Automatische Funktion lieferte keine sinnvollen Ergebnisse
  • Niedrige Amplituden und hohe F0 von weiblichen Sprechern bereiteten Schwierigkeiten
  • Natürlich gesprochene Sprache: Vokale werden zu kurz gesprochen
die ergebnisse
Die Ergebnisse
  • Kein Unterschied bei F2-Werten zwischen Direkt- und Telefonaufnahme
  • F1-Werte höher in der Telefonübertragung als in der Dirktaufnahme: Der Unterschied ist am größten - 13% - für geschlossene Vokale, wie [i], [u]; mittel für Vokale [e] und [o]; am kleinsten -weniger als 1% - für offene Vokale, wie [a].
frage
Frage:

Gibt es eine einfache Methode, die den Telefoneffekt wegkompensieren könnte?

Antwort:

Es ist nicht möglich, die gleiche Art von Algorithmus zu finden, der den Telefoneffekt entschädigen kann.

fazit
Fazit
  • In Fällen, in denen zwei verschiedene Arten von Sprachaufnahmen ausgewertet werden, sollten die Grundfrequenz und F1 nicht für die Analyse hergenommen werden.
  • Die gleiche Schlussfolgerung gilt auch für Dialektologie: Es könnte für einen Dialektologen unklar sein, ob so ein kleiner phonetischer Unterschied der Kern eines Klangwechsels oder ein Unterschied zwischen zwei Dialekten ist.
mobiltelefoneffekt an vokalformanten byrne 2004
Mobiltelefoneffekt an Vokalformanten (Byrne, 2004)
  • Aufbauend auf die Studie von Künzel
  • Neue zahlreiche Untersuchungen wegen des Anstiegs vom Mobiltelefonverbrauch
die telefoneffekte
Die Telefoneffekte
  • Mobiltelefone haben mehr Umwelteffekte als Festnetztelefone.
  • Mobilfunkbenutzer sprechen lauter, was zur Erhöhung der Grundfrequenz führt.
  • Mobilfunkaufnahmen werden oft durch GSM-Radioübertragungen beeinflusst.
experiment1
Experiment
  • 6 männliche und 6 weibliche englische Muttersprachler mit einer Universitätsausbildung und ohne irgendwelche Sprachprobleme mussten die deutsche Version vom Text „Der Nordwind und die Sonne“ bzw. „Die Geschichte von Arthur der Ratte“ vorlesen.
  • Zwei Aufnahmen wurden gemacht: direkt auf Mikrophon und am Ende der Mobilfunkverbindung
  • Gemessen wurden F1, F2 und F3
ergebnisse
Ergebnisse
  • F1

Telefoneffekt auf F1 ist beim Mobilfunk bedeutend größer als beim Festnetz (Unterschied bis 30%)

Zwei mögliche Gründe:

  • Die Filterfunktion und die Lage des Übertragungskanals schwanken sehr und sind von Faktoren abhängig, wie z.B. das Telefon oder die Art der Übertragung
  • Der Mund des Sprechers ist vom Hörer unterschiedlich weit weg.
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F2

F2-Werte sind weniger vom Telefoneffekt betroffen, weil sie in dem Frequenzbereich liegen, den die Telefone übertragen.

Allerdings waren F2-Werte in Mobilfunkaufnahmen tiefer, besonders bei Vokalen mit hohen F2-Werten (geschlossene vordere Vokale).

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F3
  • Leichtes Absinken wie bei F2;
  • Bedeutende Änderungen nur bei den höchsten Werten.
zusammenfassung
Zusammenfassung

Das Analysieren der Stimmvergleiche muss auf jeden Fall den Telefoneffekt berücksichtigen. Man muss sehr vorsichtig sein, vor allem dann, wenn man nicht weiß, ob der Anruf von einem Festnetz oder einem Mobilfunk kommt.

literatur
Literatur
  • Künzel, Hermann J. (2001): Beware of the „telephone effect“: the influence of telephone transmission on the measurement of formant frequencies.
  • Byrne, Catherine; Foulkes, Paul (2004): The „Mobile Phone Effect“ on Vowel Formants.