Sprachverarbeitung

1 Grundsätzliches zur Sprache 3 1.1 Sprache als Kommunikationsmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.1.1 Lautsprachliche Kommunikation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.1.2 Geschriebene vs. gesprochene Sprache . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.2 Die Beschreibung von Sprache . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.2.1 Die linguistischen Ebenen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.2.2 Die phonetische Schrift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.2.3 Die akustisch-phonetische Ebene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.2.4 Die Prosodie der Sprache . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.3 Die menschliche Sprachproduktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.3.1 Übersicht über den Sprechapparat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.3.2 Die Funktion des Sprechapparates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.3.3 Die Artikulation der Sprachlaute . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.4 Dasmenschliche Gehör . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.4.1 Die Wahrnehmung der Schallintensität . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.4.2 Periodizität und Tonhöhe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.4.3 Die Phasenwahrnehmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 1.4.4 Der Verdeckungseffekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 1.4.5 Wahrnehmung der Sprachlaute . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 1.5 Komplexität der Sprache . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2 Übersicht über die Sprachverarbeitung 19 2.1 Was in einemSprachsignal steckt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.2 Teilgebiete der Sprachverarbeitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.3 Sprachcodierung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.3.1 Signalformcodierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.3.1.1 Logarithmischer Kompander . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.3.1.2 Differenz-Codierer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 2.3.2 Modellierung von Sprachsignalen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 2.4 Sprachsynthese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.5 Spracherkennung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.6 S precheridentifikation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 3 Darstellung und Eigenschaften des Sprachsignals 31 3.1 Digitalisieren von Sprachsignalen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 3.1.1 Bandbegrenzungsfilter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 3.1.2 Zeit- und Amplitudendiskretisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 3.1.3 Rekonstruktionsfilter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 3.2 Darstellung digitaler Sprachsignale imZeitbereich . . . . . . . . . . . . . . 35 3.3 Darstellung imFrequenzbereich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 3.4 Kombinierte Zeit-Frequenz-Bereichs-Darstellungen . . . . . . . . . . . . . . 39 3.5 Sprachmerkmale und ihre Darstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 3.5.1 Grundfrequenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 3.5.2 Formanten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 3.5.3 Dauer der Laute . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 3.5.4 Intensität der Laute . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 4 Analyse des Sprachsignals 45 4.1 Kurzzeitanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 4.2