1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCALetti.poly.ro/cursuri/anul...

24
1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCAL 1 1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCAL 1R LXQLJHQHUDOH 3UHOXFUDUHD YRUELULL HVWH R GLVFLSOLQ FH FXQRDúWH R SXWHUQLF DVFHQVLXQH $FHDVWDDIRVWGHWHUPLQDW vQSULQFLSDOGHGRLIDFWRUL UHDFWXDOL]DUHDXQRUDOJRULWPLGHPDUHFRPSOH[LWDWHFRQVLGHUD LPXOW YUHPH utopici din punct de vedere al timpului de calcul; GLQDPLVPXO FHUFHW ULL WHRUHWLFH vQ GRPHQLXO SUHOXFU ULL QXPHULFH D VHPQDOHORU vQ JHQHUDO úL vQ SDUWLFXODU vQ GRPHQLXO SUHOXFU ULL VHPQDOXOXL vocal. $VFHQVLXQHD HVWH UHOHYDW GH PXOWLWXGLQHD GH QRL DSOLFD LL SUDFWLFH LPSRUWDQWH DGHVHRULVSHFWDFXORDVHHYLGHQ LDWHSHUPDQHQWvQUHYLVWHOHGHVSHFLDOLWDWH &DRELHFWGHVWXGLX³3UHOXFUDUHDVHPQDOXOXLYRFDO´HVWHVLWXDW ODJUDQL D PDL PXOWRU GLVFLSOLQH FHHD FH LPSOLF R FHUFHWDUH SOXULGLVFLSOLQDU SHQWUX RE LQHUHD GH SURJUDPH úL SHQWUX UH]ROYDUHD XQRU SUREOHPH GH PDUH GLILFXOWDWH WHRUHWLF úL SUDFWLF (VWH DEVROXW LQGLVSHQVDELO FRODERUDUHD VSHFLDOLúWLORU FH OXFUHD] vQ GRPHQLL GLIHULWH FXP DU IL DFXVWLFD PDWHPDWLFD HOHFWURQLFD LQIRUPDWLFDOLQJYLVWLFDSVLKRORJLDPHGLFLQDHGXFD LDúLvQY PkQWXO(YROX LD DFHVWXLGRPHQLXDFXQRVFXWGRX HWDSHLPSRUWDQWH SUHOXFUDUHDDQDORJLF DVHPQDOXOXLYRFDO SUHOXFUDUHDQXPHULF DVHPQDOXOXLYRFDO $FHDVWD GLQ XUP UHSUH]LQW SUHOXFUDUHD PRGHUQ a semnalului vocal, de ea ILLQGOHJDWHFHOHPDLPXOWHUHDOL] ULWHRUHWLFHúLSUDFWLFH

Transcript of 1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCALetti.poly.ro/cursuri/anul...

Page 1: 1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCALetti.poly.ro/cursuri/anul IV/psv/psv/partial/cap1.pdf · 1. introducere În prelucrarea semnalului vocal 1 1. introducere În prelucrarea

1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCAL

1

1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREASEMNALULUI VOCAL

������� ��������

�������������������� ������ ������ ��������������������� �� ��� ��������� ������ ������������ ���������������������������• ��������������������������������������������������� ����� ������ �����

utopici din punct de vedere al timpului de calcul;• ������ ���� ������ ���� ��������� ��� �������� ������� ���� ��������� �

��������� ��� �������� ��� ��� ����������� ��� �������� ������� ���� ���������vocal.

� ��� ������ � ��� ������ � ���������������� ��� ��� ������ ��� ��������� ������������� ���� ��������� �������� ��������������������� �������� ������������

������������ ������������������� ���������������� ��� ����� ��������� ����� ������ �� ��������� ����� ��� ������ � � ���������� ������� �������� � ������� ������� ��� �������� ��� ������� ��������� ���� �������� �������� ������������������ � ��� ������� �� ��� �� ���� ���� ��� ���� � ���������� ������������� ��������� � ��� ������� ��������� ���� ��� ���� ��� ������ ������������ ���������������������������� ������� �!��������������������� �������� �"������ �� ����� ���������������� ������ �����������������• ������������������� ��� �������������#• ������������������� ��� ������������������ ��� ���� ��� � ��������� � ������������ ���� a semnalului vocal, de ea���������������������������������� ������������������������

Page 2: 1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCALetti.poly.ro/cursuri/anul IV/psv/psv/partial/cap1.pdf · 1. introducere În prelucrarea semnalului vocal 1 1. introducere În prelucrarea

1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCAL

2

������������ ��� ��� �������� � �������

������������������������ ��������������������������� ����

1. ������������������ ����������� ���Aceasta cuprinde:• moduri de reprezentare;• ������� �� ���� ��������� �������������#• ��������������� ��������� ���������#������� � ��� ���� �� � ������� transmisiuni�� ��� ����� ���������� ���������� �������� ������������������� ����������� ���� ������� ������ �� ��� ��� �� ���� ����������������� ����� ���� $���� �� � ��� �������� ������ ��� �������%�� ������� ��� ������� ��������������� ��� �� ���������� ����� �� � ��� ������������� � ��� ��������������� � ��� ��� ������"���& �� ��� ��� ������� ��'�� �������� � ������� ��� ��������������� � �������� � $������� ����� ������������ ������&�� � � ��� ������� ���� %�"� ���������������������������������������� �������������� � ��������� asemnalului vocal.

2. ����������������� ���������������������� ��� ����� ������ �������������� �������� ���������� ���� ������������� ������������� ��� ����������� ��������� ��������� ��� ������������� ���� ���������� ������ �� ������������������������������

3. Sinteza semnalului vocal (sinteza vorbirii).(������� �� � � ��� producerea semnalului vocal� ������� ��� ��� ��� ��� ����� ����������� �������� ��� ��� �������� ��� ������� ��� ��� � ������ � ���������������������� ��� �������������������������������• ������� ���� �� �)�� ����� ��� �� ����� ��������������� �� �)�� ������ �����

��� ���������������������� ��������� ��� ���� #• sinteza vorbirii pornind de la un text oarecare scris, care constituie o

������ ����������������� �

4. �� �����������������.���� � � ���� ���� ������� � ��� ������� �������� ��������� � ����� ���� ��� �������������������������� � ��������������&����� �� ���� � ������������������������ � � ������������� ��������� ��� �������� ����� ���� ��� ��� ������ $�� ����������� ����������� ���������� �%��*����������������������������• ����������������������������#• ������������������������� � ����#• �����������������������������#• ����������������������������

Page 3: 1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCALetti.poly.ro/cursuri/anul IV/psv/psv/partial/cap1.pdf · 1. introducere În prelucrarea semnalului vocal 1 1. introducere În prelucrarea

1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCAL

3

�������� �� � �������� ���� ������������� �������� �� ������$������������� ��������� ������� ��� ������������� ��������� ��� � ����%� ��������������������� ����������� � �������������������������������������������+,�������������� ��-���������� ���������$���������������������������������������������������� �������%� ��� ��� ���� ��� �������� ���� ������ ��� ���������$�������� �������� ./'�� (����!� (0 ��� �� 1�)�� �� 2������� ����%�� ���� ���� ����������������� �� ������� �� ��������� ��� � ������� �������� ��� � ����� � ����"����������� ����� ������ ���������� ��� ����������� ����� ���� ��� ����� ��� �������������������� ������� �������� ���� �� � ������� ��� ������� �� ��� ���� ���������������� ����������������������������� �������� � ��������������

5. �� �������������������.���� ������ ������ � ������ � �$ � ����������%����� �� ���� ��������������������� ������������� ������� ����

6. ���� � ����� ����������� � ������������� ��.3������ � �������������� �• ������ ��� ��� domeniul medical, cum ar fi cele referitoare la patologia

���������������������������������������������� ���������� ��� ����������������� � ���������������$ ��� ��������� ������%#

• ������ ���������� ���� � ������ ��;• ������ ������������������ ������������� �� ����� �� �.

4������� �������������� ����������� ��������������������� ������������������������������� ����������������� ��������������

��������� �� ������������� � �������

Vorbirea este facultatea de a comunica gândurile printr-un sistem desunete articulate. Este mijlocul de comunicare privilegiat între oameni, care sunt ������������� ����������� ��������������� �������� � ����

.����� ��� �� ���� � ����&��� �� �)� � ��� ��� � ��� ������� �� presiunii���������������������������� ������ ����aparatul fonator uman����� ���������� ���� ������� ������������������� ������������������ ��������!����������������� �������� ������������ ��� �����������*�������������������� �������� �� ��������������������������������� ��������� ������������������������� ������������

Un mesaj vocal este constituit dintr-o succesiune de �� � (elemente)minimale lipsite de sens� $�������%�� ���������� � �������������� � ��������� ��elemente constitutive de nivel superior: silabe, cuvinte, fraze înzestrate cu un��������� ����������� �����

Page 4: 1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCALetti.poly.ro/cursuri/anul IV/psv/psv/partial/cap1.pdf · 1. introducere În prelucrarea semnalului vocal 1 1. introducere În prelucrarea

1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCAL

4

�� ��������� ����� vocal poate fi definit în sens strict�������sens larg.În sens strict �� ��������� �)������ ����������inteligibilitatea sa, prin aceasta elnedeosebindu-se de un mesaj scris. În sens larg���� ��������� �)���������������� ����� ��� ��� ����� ����� ����� ��� �� � �� ���������� ��� ����� ��� ����� � ��������� �������� � �� �� ��������� �� �)����� ���� �� � ��� �� ������� �� �)����scris.

5��� ��� � ������� ��� ��������������� ��������������� ���������� .(������������������������ �� ������������ ����� ������������������ �)��������������� ������ ��������������� ���"�� � ��� ���� ��� ������� ����������������� �� ������ � ��� �� �� �� ���������� �� ������� ��������� ��� �������� ������� ���������� ������ ������������� �������� ������� �� ���������&���������� ���������������� ����������������������� ��� ���������� ������������ ����������������������� ��� ����������� �)��������� �����������

����� �� �� (ritmul maxim) de asimilare a unui mesaj este���������� � ��� �� ������� ������ ��� �� �)������ (�� ����� ���������� ����� ������ ������������� ���� ��������� ����������� �)�����������&��������� �� �������������������������������������� ���������������� ��� ���� ���� ������ �)constituit din elemente discrete ix � ���� ��"��� ����� �� ������ ��� ����� $��

exemplu un alfabet) { }1 2, , , LX x x x= � ��6�� � ( )ip x ���������� �����������������

����� ����� ��������� ix �� ������������� ������������������� ���

2log ( )iI p x= − (1.1)

������� �� ����������� ������ ��$������ ���������� ���� ������������� �)����X%�� ������ �������� ���

21

( ) ( ) log ( )L

i ii

H X p x p x=

= −∑ (1.2)

������� �������� ���� � ��� � �� ������������ � ������� ( )ip x , reprezentând��������� ���� ��� ����� ��� �� ��������� ix , prin analize statistice efectuate pe���� ��� ��������� �������������� ������ ��� ��� ���� ������� � � �������� ( )H X������� ��������������� &������������������"�������������� ��� ��!���������� ���� ��������������� ���$7�+%�������

max 2 21 1 1

( ) log logH X LL L L

= − ⋅ ⋅ = − (1.3)

.�� � ������� ��������� � ������ ����� ���� ��� ���� ������ ( )sH X �� ������� ��� ����ale entropiei maxime pentru cazul în care X este ansamblul de foneme ale limbiiengleze, franceze, respectiv române.

Page 5: 1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCALetti.poly.ro/cursuri/anul IV/psv/psv/partial/cap1.pdf · 1. introducere În prelucrarea semnalului vocal 1 1. introducere În prelucrarea

1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCAL

5

• ������������������� �42L = ⇒ ( ) 4,9sH X = ��� �

max 2( ) log 42 5,39H X = = ��� ������������ (1.4)

• �������������������� �36L = ⇒ ( ) 4,73sH X = ��� �

max 2( ) log 36 5,17H X = = ��� ������������ (1.5)

• ���������������"� �34L = ⇒ ( )sH X necunoscut=

max 2( ) log 34 5,08H X = = ��� ������������ (1.6)

�����"����������������� � � ���������������� ������������������� �� ���� ���� ��� ��������� ���� ������� ��� ����� ��� ���� ���� ���� ������ ����������������������������8��� �����������9��� ���������������������������������������������!�����������3���&����� � ��������� � ��������� �������������7,��������� ����� ����������������������������������� ��������8,��� �: ���������� ������������������������ ������ ������ ��� ����������������������������������������������� ������������������������ � ������$���������������������%�

2log 1S

C BZ

= ⋅ + �;�� �: <����������������������������������������������$7�=%

unde:- B�� ���������������������������� ����>�#

- S

Z este raportul semnal pe zgomot (puterea medie a semnalului util / puterea

medie a zgomotului).Astfel, pentru un canal telefonic cu 3000 HzB = ������������� �����:�������?,��/������� �

310lg 30 10S S

Z Z= ⇒ =

( ) 102 23000 log 1 1000 3000 log 2 30000C = ⋅ + ≅ ⋅ = ��� �: �������$7�@%

�� � ��������������� ����� ������� ��������$�� ������������������8,�� �: � ��������������%��A� ����������� ������ ������������ ������������������� � ��������� ���� � ������ ��� ����&��� �� �)� ��������� ���"�� ����&��� �� �)� ��� �� ���������� ��� � ��� ���� � ��� strictul necesar pentru inteligibilitate. Sporul de������ ���� ���������� ���� � �� � ����� , etc., prezente în mesajul telefonic.'���� ��� ����� ��� ������ ��� ������������ ��� �� ��������� ��� ������ ��� ��� � ��

Page 6: 1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCALetti.poly.ro/cursuri/anul IV/psv/psv/partial/cap1.pdf · 1. introducere În prelucrarea semnalului vocal 1 1. introducere În prelucrarea

1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCAL

6

��� ����� 6� ���� ��� ������ calitatea� ��� ���� � � � ������ ��� �� � a vorbirii se face����&������ ������������������ ���������������� �

6������������ ������������ �������� ���� ������� ���� � poate fi multmai mic decât cel al unui canal telefonic normal. Astfel pentru un debit de circa+B,,��� �: ���� �)��� � ����������� ������������ ������ ��������� ���������� ��(������������� �������� ��� @,,� �� �: �� ����� ��� ������� ��� ��� ����� ����������� ����� ��������������� ������������������� ������ �����

������������� ����� ��

Vorbirea este un produs al aparatului fonator uman, controlat de sistemul��� ��������������������������������������� ������������ ������ ��� �$����� �������� ��� ���������%�������������������������� ������������� ��������� �������� ���� ���� ��� � ��� ��������� ����� ���������� ��� ���� � � ���� ��� $���������������%� �� ���� ������ ���� ��"��� ��� ���������� aparatelor respirator� ��masticator�� ��� ������ ���������� ������� $��� ��%� � ��� ��� ���� ������� ������������������������ ������������ �������

����������� ���������������� �energia����� �� ��������������������������"��� ������ � ��� �������� ����� ���!���� C�� ��� ���� ������� ��� ��� ����� �� � ����laringele���������� ��������������� ��������� ������������������������ ����������(tractului) vocal care se întinde de la laringe la buze (vezi Figura 1.1).

Laringele � ��� ��� �� ������ ��� ����!�� ��� ��� �������)�� ������ ��������)�� � � �������� ����� � ��� ������� ������� � �� ���!����� 3�� ���� ������� � ������������ �� � � �� coardele vocale�� ��� ���� ��&�� ����������� ������������������� ����� ���� ���� ����� ��������� �� ���������� ��� ��� �� ��� �������!��� ���� �������� � ��� ����� ������� �� 6������ ����� �� � �����!�� ��� ����������� ����� ���������� ��� � ��� ��������� ����� ���� ����� ��� ���� � �� ����� ������������ �������� ��� ���� ��� ���!���� ������� ����������� ���� ��� ��"���& �������� ���� �!������������!����� ��������� ���� ��(� ����������������������������������������������������������������������"���&���������� ����������������������������� ����3����� ����� �������� ��� ��������������� ������������������"���& ������������������������������������������� �� ����������������� ������ ��� ������� �� ���� ���� ��� ���� �������� ������� ��� ��� ������� ��� ���sunetelor surde sau nesonore�$������� �������������������������� ������������%�Sunetele sonore� ����������������� ����������� ���������� ���������������������������������������������� &�������������������� ������������������� �����

Tractul vocal� $�������� ���%� � ��� ��� �� ������ ��� ���� �� ������� �������� ����������(������� ���������1������7�7�• ������������������ #• �������������� #• �������������� �$�������� �������������������� %�

Page 7: 1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCALetti.poly.ro/cursuri/anul IV/psv/psv/partial/cap1.pdf · 1. introducere În prelucrarea semnalului vocal 1 1. introducere În prelucrarea

1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCAL

7

Tractul vocal poate fi considerat ca o succesiune de tuburi sau ��� � ������ ����� �������� ��� �� ����� ���������� *���� ��� �� � $��� ��� ��������%� �� �����������������������������$��� %� ��� �������������������������������������������$� ��%��6�������������������������� ������������������ �� ���������� ����� ���� ��� palatin $����������� ����������������%�

Sunetele sonore� �� ������ ����� ����� ���������� ���������� ���� ��� � �������� ���� ��������� ��� ��� ������ ��������� ����� ���� ��� �������� �����deschiderea ����� ������������������ ���� �������������� ���������#���� ���timp glota se închide mai lent.

C�� ������� ������� � �� ����������� $��� ����� �� �!������� ��������� ���� ������ �� � ����� epiglota. Aceasta este un fibrocartilaj triunghiular mobil ������ ��� ����� �������� �"��� ����� ��� �� ������� �� �!������� ������� � ������������ ��� �������� ���!� ������ ����"��� � ����� ������ ��������� � ��� ���respiratorie în timpul ������ � �

Vocalele orale�$���������D%� ������� ��� � �������� ������� ���������������� ��� ����� � ����� ���!������� ���������������Vocalele� ���consoanele nazale sunt���� �������������� ������� ����������

�����)��� ������ ��� � ��� �������� ���� � ��� ��� �����)� ���� ��� �� ��� ���������������������������� ��� ��� �������������� ������������ ������ �!������glotei.

Intensitatea sunetului���� �� ��� ��"� � ����� �������������� ������� �����aerului aflat în amonte de laringe. �� � ��� �������� � � ��� ���������� � �������� ��������� �������������������������� ������� ������������ �$ 0F )..��� ��� ��� ���� ������ ��� ����� ��� 0T �� �� �������� ��� �� � ���������� .Întrucât 0F ��������� ��� � ����� ������������ ������ �����pitch (termen în limba������ ������������������������������ ������"� %��1����� ������������� �����varia între limitele:• @,&+,,�>��������������� ����� #• 78,&B8,�>�������������������� #• 200-600 Hz pentru o voce de copil.

Figura 1.1��(�!��������������������#�C�����������%���������� � #��%� �� ������������ �

Page 8: 1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCALetti.poly.ro/cursuri/anul IV/psv/psv/partial/cap1.pdf · 1. introducere În prelucrarea semnalului vocal 1 1. introducere În prelucrarea

1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCAL

8

6� � ������ ��� �������� ����� ������ ��� ��� �������� �� � ���� �� �� ����� ����timbru, care este determinat de amplitudinile relative ale armonicelorfundamentalei.

Unui sunet sonor îi corespunde un semnal cvasiperiodic� ���� ���� ������� ��� �!� ��� ��� 1������ 7�+�� (�� � �� � ��� ������� ������ ��������� $����%� ������� ��������������������� ���������������� 0F ������ � ��������� ���� �a spectrului� ���������������������� ��� pitch������������ ���������������maxime denumite ���� � ��� ����� ��� ����� ������ ���� ������� iF( 1,2,3,i = �%��������������������(������� � �������������������� ������ � �

������������������ �� ����� �� �������������������������� �������� ������������������� ����������� ��������"����������� ������������ �

Figura 1.2 �%�5������ ���� ������ ��#��%�6�� ������� ������� �����������;�/<�

Sunetele fricative� ��� ������ ��������� ��� ��������� ��������������&��� �������� ��� �$����� � �%������������������ ����� �����&������������������� �������������� ��� ����������� ��� ������� ������� ��� ��� ��� ����� (�������� ��������� ������ ������������� ����������

- sonore (v, z);- nesonore (f, s).

Sunetele plozive (sau ocluzive) se produc printr-o închidere (ocluziune) a���������� ���� ����&��� ������ ����� ������ ���� ��� � ��������� ��� � �� ������������ � �"�� ��� ���� � ���� ���������� ���� ������ �������������� ��"� � ��� ����� ��care s-a produs ocluziunea. Aici se produce compresia aerului pe durata

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

-2000

-1000

0

1000

2000

Esantioane

a

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 400040

45

50

55

60

65

70

Frecventa[Hz]

dB

b

Page 9: 1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCALetti.poly.ro/cursuri/anul IV/psv/psv/partial/cap1.pdf · 1. introducere În prelucrarea semnalului vocal 1 1. introducere În prelucrarea

1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCAL

9

�������������� �������� �!���������� � ��������������������� ��������������������� �����������"���& ��� ����� ������� �� ������������&��������� ��������(������������������������ ��������

- sonore (b, d);- nesonore (p, t).

Un sunet nesonor����������� � ������� �������� ��1���� ��$��� ��%� ���������� ����� � ��� � �� � ����� ��� ���� �� ��������� ��� ���� ������ ����������������� � ������&��� ����� ����� ��� ��������������� (������� �� ��� ����� ��asimilat cu un zgomot alb �������� ��� � ���� ���� ����� �� � � ��� ���� �������� ��� ����� � ������ ����� �� ���� ���� $ ��� ���������%� ��� ������ (�������� ������� � ������������ ��������������������$�� �� �������� ������������������������� ��������������� ���� ����������� �����������������#�����1������7�?%�

Figura 1.3 �%�5������ ���� �������� ��#��%�6�� ������� ������� �����������

��� ������������������ ���������� ������������ �� ������ ������� ���� � �� ������� � ������������������ ����������� 3������������ ���������� ���������������� � ����� ��� ��������� ��� ������ ������� ��� ���� �� ����� ����� � � ������ � ��� ����� ����� ����� � �� 3�� ���� � � ���� ��� �������� ���������� ������ � ������ � ��� ������ ��� ����� ���� ���������� ��� � �� � ��������� $� �� � ������������%��6����� �������� �������� ������ ������� �� ��� ��� spectru continuu,prezentând �������� ������ � ��� �� � ������������������� ���������� � ������ ��� ��������� ��� pitch� $������������ � ����� ������ ��������� ��� ��� ����armonicelor fundamentalei).

200 400 600 800 1000 1200 1400-300

-200

-100

0

100

200

300

Esantioane

a

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 400025

30

35

40

45

Frecventa[Hz]

dB

b

Page 10: 1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCALetti.poly.ro/cursuri/anul IV/psv/psv/partial/cap1.pdf · 1. introducere În prelucrarea semnalului vocal 1 1. introducere În prelucrarea

1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCAL

10

1.5 Modelarea producerii vorbirii

4�������� ��� ����������������������� ������������� ����E��1����;7<����)����� ������� 7F9,�� ��� ���� �������� � ��� A�� C�� 1�������� ;+<�� ����� �� ������������ � $ ��� �� ������ ����%� ��� � ����� ���modele mecano-acustice� ���modeleelectrice pentru simularea mecanismului de producere a vorbirii. În general,�������� ��������� ������� ��!����� ��� ��������� �� �������� �������instrumentelor de suflat.

[1] G. Fant, “Acoustic theory of speech production”, S- Gravenhage, Mounton,1960.[2] J. L. Flanagan, “Speech analysis, syntesis and perception”, Sprinter-Verlag, Berlin,Heildeberg, New York, Tokyo, 1972.

3���&� ���� � ����������� ���� ������ ��� ������ �����&��� ����� ����������� ����� ��� �� ������� ��� ��� ���� ��� ���� ��� ���� ��� � ������������ ����� ��� ��������� � ������������ ������ 5� �������� ���� ������� ��� ���� ���� � ��� ���������������������������������������� � ����� ������������������������ ����������������� �� ��������������������������������������� ��������������������� �����������������������������������C��������������������������� ��� ����� ���)��������������7=�������� ��� ������� �� ����������� ����������������������20 cm2�� ��������� ����� �� ������ � ������ ���� �������� ��� � ���� ���� � ���������������� ����7+����� �� ������ �� � �"�"����� ���� �� 3�� ���������������� �������� �������� ��������� ����� � �� ������� � ��� ��������� ����� � ���������������� ��������������

(�������� ������� �������� ��������� � ��� �����)��� ���� ������� ��� � ���������� ����� ��� �� ��� � � ����� ������ ��� ��� ����� ��� � ��� � ��� �������� ��modificarea structurilor componente din tractul vocal.

���� ������������ ��� ������������������������������������ �����6��� ��� �� ���� ��������� ���� � ��� ���������� ��������� � ������ ��� � ������� ������������ 3�� �� ���� � ���� ����� ��� ���� ���� ���� �������� �� ������� � �� ������� ������������ ���� ���������� �� ��� ���� ��� ��� �������������� � ��� ��������� ��� ���� ����� � ��� ������ )� ������� � ��� ��� ��tehnologiei procesoarelor de semnal, utilizate universal în prelucrarea vorbirii (ase vedea [2], capitolul 3).

Pentru sunetele sonore, sursa este un tren periodic de impulsuri, de o��� ����������� ������������������������������� ������ �������������������� ���� � ����� ���� ���� �� ��� �� ����� ��� ����� ���� � ��� ������� ����� � ��� ��� ����������������&) �$14A%�����������+����������������������� ���������� ����� ����� ���������������7,,�>��$1������7�B%����������� ������������ � [ ]e n ������������������&� ���� ������������ ��������� ������������ [ ]P nδ .

Page 11: 1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCALetti.poly.ro/cursuri/anul IV/psv/psv/partial/cap1.pdf · 1. introducere În prelucrarea semnalului vocal 1 1. introducere În prelucrarea

1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCAL

11

Figura 1.4 Modelarea sursei pentru sunetele sonore

[ ] [ ]0

[ ]Pk

e n n n kPδ δ∞

== = −∑ (1.9)

0

0

800064

125eT F

PT F

= = = = (1.10)

Perioada P��������� ���� �����������$�������������%� ����������� �������� ��$7�7,%������������������ �������������������������������������� � 0T �������������� ����������� T�� 4��� ����� �� 14A� ��� ����� ���� ����������� ���� � � � ��� ��forma:

( ) ( ) ( )1 11 1

AG z

z zα β− −=

+ + (1.11)

unde ,α β ∈R �� ���� ���� ��� ������� � { }1[ ] ( )g n Z G z−= � ��������� � � ��� ��� ��

����� ������� ������������* ��� ���14A���������� ��� [ ]e n va fi:

[ ] [ ] [ ] [ ]0k

y n e n g n g n kP∞

== ∗ = −∑ (1.12)

Pentru sunetele nesonore� ����������������� ���$ �� �%�� ��������������$ �������� ����%������������ ������� ������� ������������� ���� ������ ����7�

3�� ����� ��� �������� tractul vocal� $ &�� �� ���� ��� ��������� �������&��� ��� %����� ������������ �����������succesiune de tuburi acustice elementare.(������� ����� ���� ������� ��� ����� ������ �� ���� � ��� � �������� ������&�� ��� ����������������� ������� ����� ������ �� �����������

( )( )1 2

1 21

1K

k kk

BT z

b z b z− −

=

=+ +∏

(1.13)

G(z)e[n] y[n]

Page 12: 1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCALetti.poly.ro/cursuri/anul IV/psv/psv/partial/cap1.pdf · 1. introducere În prelucrarea semnalului vocal 1 1. introducere În prelucrarea

1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCAL

12

1�������������������������$����������+%��������������� ��� ����������������� � ��� ������� � ���������� ����� ������� �������� 1����� �� ������� � ����� ����������������&���� �����������+�� ���

1 / 20

2

arccos kk

k

b

−= (1.14)

de unde:

0 10 0

2

/ 2arccos

2 2k e k

k k e ek

f bf f f f

b

ωπ π

−≅ = = (1.15)

��������� ����������������������������������� ��� ���� ���

0k kF f= (1.16)

������ ���� kF ������ ������������� ��������� ���Sunetul este în fina����� ��������� ������� �!��������������$ �������

��� � ����� � ��� ��� %�� 1��� ��� ��� ���� ���� � ���� � �� �!������� ����� ���� ��������� ��� � ��� ������������ ��� ���� �����& � � ��� ����� ��������� � ����&� ����������� ������������ ����� ��

1( ) (1 )R z zσ −= − (1.17)

unde σ � � ��� � �� ���� �� 4��� ����� �� ����� ��� � ������� � � ��� ������ ����� ���� ��� � ������ � �� ��� � ��� ����� � ��� ���� ���� � ��� �������� ���������volumului de aer eliberat la deschiderea tractului (la nivelul buzelor).

-������ �� ���� ����� ����������� ��������� ���� ��� ��� ���� ���� ����� � ������������������ ������ ������������� ������������ ���� ����������� �������

( )( )( ) ( )

1

1 1 1 21 2

1

1( ) ( ) ( ) ( )

1 1 1K

k kk

zH z G z T z R z

z z b z b z

σ

α β

− − − −

=

−= =

+ + + +∏ (1.18)

6�� � ���� ���� �����������lii lui ( )G z foarte apropiat de 1 ( 1β ≅ − în( )G z ���������� ���$7�77%%� ��� ��������� ���������� �

Page 13: 1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCALetti.poly.ro/cursuri/anul IV/psv/psv/partial/cap1.pdf · 1. introducere În prelucrarea semnalului vocal 1 1. introducere În prelucrarea

1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCAL

13

( ) ( ) ( )1 1 21 2

1

( )

1 1K

k kk

H zA z

z b z b z

σ σ

α − − −

=

= =+ + +∏

(1.19)

cu:

( ) ( )2 1

1 1 21 2

11

( ) 1 1 1K K

ik k i

ik

A z z b z b z a zα+

− − − −

=== + + + = + ∑∏ (1.20)

4��� ����� ������������� �������������� ���������$7�7F%��������� �numaipolii (tous poles����������������� %��.��� �� ��

( ) ( ) ( )11

H z A zH z

= =

��������� � ���� ����� �� ���������� ���� �� A� ���������� ������� � �� ��������� ����������� �������������� �� ������������ �������������?��������������;+<�

������� ���

1. Simplificarea 1

1

11

1

z

−− ≅+

� � ��� �� ��� �� �� � ��� ��� ��� � ���� � ������ ������

producerea fonemelor sonore, când intervine ( )G z ��'�������� �� ������������filtrului trece-sus ( )R z ��������1.*�$� ��� ��������������� %�����������7�������&��������� ��� ��������� ��� � ���������� ������� �� ���� ��� ���� ..*� $� ��� � �������� ������� %������������� �����3����� �� ��� ���� ���� �

( )1( ) 1R z azσ −= − cu 1a → ����0 1a< < (1.21)

Se poate scrie:

1 2 2

1

( )1 1 ...

1

R zaz a z

az

σ σ− −

= =+ + +

(1.22)

Numitorul lui ( )R z � ���� ���� ��� $7�++%� &�� � ����� ����� ���������� ��� ����

C������������� ������ ������ 11/(1 )az−− . Trunchind dezvoltarea se poate înlocui( )R z ��������� ���$7�+7%����

( )21 2 2

1( ) 1

1R z a a

az a z− −= − + ⋅+ +

(1.23)

Page 14: 1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCALetti.poly.ro/cursuri/anul IV/psv/psv/partial/cap1.pdf · 1. introducere În prelucrarea semnalului vocal 1 1. introducere În prelucrarea

1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCAL

14

������ �������� ����� ��������14(���������������� �

( ) ( )2

210

1

1j

z

a aR e R z

a aω

ω ==

− += =+ +

( ) ( )1

1jz

R e R zωω π =−=

= = (1.24)

2.������"���� ���������� ���������� ��������� �������������� ����������

( ) ( ) ( ), pentru foneme sonore( )

( ) ( ), pentru foneme nesonore

G z T z R zH z

T z R z

=

(1.25)

3��������� ���� ��� ( )H z �������� ���������������� �� ����������� / ( )A zσ .

3.�'����������������� ������������ � � ������������������

• (�� �� �� � �� �� ������ � ���� ��� ����� ��� ����� ����� ���� ��� ����� ���#� �����urmare, sunetele fricative sonore nu pot fi produse cu acest model.

• Fonemele nazale nu pot fi produse cu modelul (1.25). La producerea ���������������������� ����� ��$����� ��������� %� ������������������������ ������ ����� ����� ����� ���� ������������������

( )1 2 1 2 2 1

1 2 1 2

( ) ( )( )

( ) ( ) ( )

A z A zH z

A z A z A z A z

σ σ σ σ+= + = (1.26)

Prin urmare ( )H z �������� ������������������������4��������� ����� ���������������� ��� ���� �� ������� � ����� ���� ����� ��� ��������� ��� ����� ������ ������������ ������ �� ���������� ��� ��� ��� � ����� ���� ( )H z � ������ � ����� ������������������������������6������ ���������������� ����������������lui ( )H z , dat de un factor de forma ( )11 az−− � �� �� �����������������������

���� &���� �������� � ��������� �����$7�++%����$7�+?%����������������� ��������supraestimarea ordinului modelului (a gradului polinomului ( )A z ) pentru a� ��������� � ����������� ���� �

• ��������� ����� � �� ��� � �� ���������� ���� � ��� ����� � � ��� � ��� ��� ����� �� ����� ��� ���� ��� �������� �������� ���� �� �������� � ����&��� ����������������������� �����������4���������� ����� ���� ������������������������������������� ��������� ���� ����������� �������� ���� ( )H z pe durataunor intervale de timp de ordinul a 20 ms.

Page 15: 1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCALetti.poly.ro/cursuri/anul IV/psv/psv/partial/cap1.pdf · 1. introducere În prelucrarea semnalului vocal 1 1. introducere În prelucrarea

1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCAL

15

������������� ����� ��

'����� ���� ���� ���� ������� ��� ����������� �������� ����� � � ��� �������� ����� ������������ 1����� �� �������� ���������� ��� ����!��� ���� � � �������� � ��� ����� +,>�&+,G>��� ��� ���� ���� ������� ��������� � ������ ����������������� �� ���������&���� ���������� �� �������������@,,>�&@G>��

'����� �������� ����� ������ ���������• ����!��������� #• urechea medie;• ����!��������� �

�������� ������ �� ����� ������������ ������������ ������� � ��� ����)���undele sonore spre conductorul auditiv extern, care le transmite membraneitimpanului�������������������������� ���������������������� ������tub acustic��� �� ����������� �����!� ���������������������"�������������������������)����������� ������?,,,>��$���������������� ����������� �� ������ ��� ��� )������� ���� ������ �%�� Membrana timpanului�� ����� ��������� � ����� ��� ����������!��������� ��������!����������������� �������,�7������ ������� ������ ������� ����� �������������������"������������ ����������� �����

Urechea medie� � ��� ����� � �����&� �������� �� ����� ��������� ���� � ������������ ��������� ����� ������� ������������ � ���!��$ � ���!�%���������� ����������� ��������������������������(��������!��������� � ��� � ��fereastra��� � ��� ���������� ����� �� 3�� ����!��� ������ �� ��� � ��� ��� � ���������� ��� ���� ������ $��������� ������� ��� � �� �%� ������� � �������!��� ������ �� ��� ����� ��� ��� � ������ � ���� ���� �� �� ����� ������������ ��� ����� ��� ������ ���� � � ����� �� ���)�� � ��� ���������� ��� � ��� ���� ����� ������������ ��� ����� �����!����� $�������� � ��� ������� %� ���� ����!��� ������ �� ��� ��� ��� �� ��� nu���� ����� �� �� ���� ������ ���� ����� ����!��� ���������� ��� � �� ���� ���������� ��� � ������ ����� � � �������� . Astfel, ������ �� ���� ��� ciocanului��������� � ������������� ���� ����� ����� ����������� ��� ����� ��� ������ ����� ��� � � �� ����������� � ������������� ������(������ �����������������7?���������������"�� ������ ������ ������������������� ����� ��������������������� �������� ����� ������� 4��� �������� �������� ��� ����!��� ������ �� �����������"�� ����� ��� ��� ��� ������ �"�� ��� ��� ����� ������ �� ����� ����������� ��� ������������� ���� ����!��� ������ ��� �� ������ ���� ����� ������������ '����� �������!��������� $��� ������ �����%���������������������� ������� � ������ ���� ��mediul lichid al urechii interne.

�������� ����� �� ���� ����� � ����� ����� �� �������� ��� ����������� ������ ���� �����

• labirintul osos����� � �������������

Page 16: 1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCALetti.poly.ro/cursuri/anul IV/psv/psv/partial/cap1.pdf · 1. introducere În prelucrarea semnalului vocal 1 1. introducere În prelucrarea

1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCAL

16

• vestibul osos;• canalele semicirculare osoase;• ��!����� � �$������%#

• labirintul membranos format din:• � ������������� �$������������������������� �����%#• melcul membranos (canalul cochlear); melcul membranos

�� ����segmentul receptor al auzului.2���� ����� � �� ��� ���� ���� �� �� ���!������� ��!������� ���� ��� �� ���

��������� ������� � ����� ���� ��� � ���� �������������� ��� impulsuri nervoase.'�������� ������� � � ��� ������� ��������� ����� ����� � ��� �� ������� ���� �����25000 de celule ciliate, racordate fiecare la nervul auditiv. Fiecare din aceste�������������� ����� ��� ���������� �������� �!� ������1������7�8��1����� ���������� � 0if � �������� ��� ��� ��� ����� � ��� ����� � ��� ������� �� 6�� ���������� ������������ �� ��� ������������ � ���������� �������

Figura 1.5��* ��� ������������ �����������������������

Fibrele auditive ajung� ���� �������� ��� ��� ���������� �������� ������������� ��� ������ � ��� ����� � ��� ����� � ��� ����� ��������� 3�� ���� ��� �������� ���� ���� ����� �� ��� � ���� ������ ��� ��������� 1������� �������� ��������� ������������ $��� ��� ����!�� ��� ������� ��� ���� %� ���� ������������ ��� ����� �������)�� ������������������� ����� ������� ��� ����������� �����!����������

Figura 1.6 Aparatul auditiv uman

Hi(f)

ff0

Page 17: 1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCALetti.poly.ro/cursuri/anul IV/psv/psv/partial/cap1.pdf · 1. introducere În prelucrarea semnalului vocal 1 1. introducere În prelucrarea

1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCAL

17

1.7. Caracteristici fonetice

Mesajul vocal, pentru majoritatea limbilor naturale, este compus dinsunete distincte, denumite foneme�� (�� �������� ����� ���� ���� ��� � ������� �� � ������� � ��� ������� ����� ��� ����� ��� �������� � ��� ���� �� ���� ����������� ���"�� ��� ��� ����� ����� �� �� ��� �� ������ ���� ��������� $ ��� ������������������ ���� ������ ��� ���������� ��"��%�� ����� ������ �� ������ � ������ �!��� � �������� ����������"������������������• cat, pat, lat;• pat, pot.������� ��:� ��������� ���� �������� ���� ����� � ������ ����� ������� ���������(�������� ���� ����������������� ������������������"���

Din pun��� ��� ������ ���������� �������� ������ � ��� �� ������ ��� �� � ������������������ �������� �� ��!��� ��������������������������� �� ������ ��� � �"�����������������������������������1����������� ����� ������ ������������� ��������� ������� 6������������ �� ������� ����� ������ �� ���� � ��� ���� � ���������� ������������� � ���������������������������������� ���� ��������� � �� ������������������������������ � ������ ���

6������������������������ ����� ��������������������������������� ���ot��� � ������� ���� ��• limbile etimologice� ������� ����� ������� ������ � ����� � ��������� ��

���� �������� ������� �� ���� ��� ��������� ����� ��� ��� � �� ���������� ������� ��� � ��� ����� ���#� ���� ���� � � ��� � ���� ������ �������� ������� � �������� �

• limbile fonetice� ������� ����� ������� ������ � � ��� ������ ������� � ������ ��������������� #���������"� ������������������� ������������������

2������� ������ � �� ����� ������� �������� ��� ��������� ��� ������ ������diversificarea valorii fonetice a unei litere sau grup de litere în unele limbi aparsemnele diacritice:• ���������� ���� � ������������� �� ������������������������������������������

��������������������� ���� �������������� #• �����������"� ��������������$"���%����������� ���������������������������

������������� ���������������→� ��� �→���#• ��������� �������������� ������ ���������������������� ��� �

����������������������� ��� &�� �������� � ����������������������� 3�����"������������ ����� ���� ����� � $ �������������� ������%�� ������ ������� �� ���������"����� ��� �� ������������ ������ ������������������������� ������������������ ���������� ���������� ��� ������� ��� ��������� �� �� ����� ����������� ������

Page 18: 1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCALetti.poly.ro/cursuri/anul IV/psv/psv/partial/cap1.pdf · 1. introducere În prelucrarea semnalului vocal 1 1. introducere În prelucrarea

1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCAL

18

������� ������� �������"��� ���������� � ������ �������� ���� ������������� �����ale omenirii.

��� ����� �� ����� � $����� ��� ������%� H� ����� � ��� ������������ � ������&������������������ ��� �� ���� ������� ��������� ������������������������(exemplu: car, ceas, c����%������������������� ���� ���� ��������������������(exemplu: car, k����%��� ������������ �H������� ��� ������� ��������������������

� ���� ��� ����� ������� � ������ � ���� � � ��� �������� $��� ����� � ��� ������ ���� ��� � ��� 8,%�� (�� �� ���� � � � ������ ������� � �� ���� 36 foneme,������������ �42 foneme����������"� �34 foneme (31 litere).

���������� ����� ����� ���� �� � ������ ��� ����� �������� ��������� �� ������� ��� ���� $���� ����� ��������� �� ���� �� alofoni%�� �� �� ��������� � �������� ���������� $ �����%�� �� � �������������������������������� ���� ��� ��perceperii. De exemplu fonemul e� ���� ������ ��"� � ������� � � ��� ����� �������������� �!� ����������������!� ��� � ������������ ����� ����������������������� �!������ � ���)��� ������ �������������������

Clasificarea fonemelor

��� ��������� �������� � ��� ������� � ���� ���� ������ $�� � ��� � � �� ���������%�� (���������� ��� ������ ��� ������ ��� ��� ��������� ��� ���� �������� ������� ������������� *�������� ��� ��� ������� ���� �� � � ���������������� �������� � ��� ����������� �� ������� ������� ��������� $����� �� ��� �� � ����� ������������%���� ������������������������!��������������� ����������� ���� ��� � $����� �� ��� �� ������� ��� ���� ��� ������ ������� �� ��������� ������vorbirii).

������������������� ��������� ������� � �������clase����subclase. Fiecare��� �� ��� ����� �������������������������������������������� ����������� ������ ����� �������� ������������� ������������� ����� ���� � ��� ���������� ����������� ����� ������������� �!��� � ������ ����� ��� ���� ���� ���� ��� ������� ������������ ���������4��������������� ��� ����������� ���������������������������� ��� ���� ���� �� $��� ��� �������� ������%� �� � ��� ��������� ������� ���vorbirea.

3��4�������7�7�� ������������ � ��� ��������������?9���� ����� ale limbii����������(��������� ����� � ���� ������������������������ ���������• ����� ������ ��� ������ ���� ��� �������� ������� ���� ������� $������ � ��� ��� ��

������ ������������������������������������������ �������%#• ������������� �������� ��������������������� ����� � ���������������#• ������������ ������ ��������� ������������"� �������������������� ���������

������� � ��� � � � ����� �� ������ ������ ��������� ��� ����� ���� $���������������� %#

• ������������� ���������� ���������������������������������"� �

Page 19: 1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCALetti.poly.ro/cursuri/anul IV/psv/psv/partial/cap1.pdf · 1. introducere În prelucrarea semnalului vocal 1 1. introducere În prelucrarea

1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCAL

19

Tabelul 1.1��1��������������������������� ��������������� ����� ����� �Foneme:• vocale:

• orale: i (I,Y) e (EI) ε (AI); exemplu: perdu a (A) o (O) u (OU) y (U) ø (EU); exemplu: deux, creuser œ (OE); exemplu: malheur, peur I�$ %#�������������������������� � (Â); exemplu: bâton, pâte. o (AU) ��������������::������������"� ���������� �����

• nazale: ε (IN); exemplu: peinture, matin œ (UN); exemplu: lundi, brun a (AN); exemplu: temps o (ON); exemplu: rondeur, bon

• semivocale: j (ILL)w (OI, OU); exemplu: moi, ouiy (UI, UA); exemplu: suite, nuage

• consoane:• lichide: l (L)

r (R)

• nazale: m (M)n (N)�$EJ%#�������������������������

• fricative:• sonore: v (V)

z (Z)�$A%#����������)�������������

• nesonore: f (F)s (S)K�$�>%#�����������!����������!������������������������������������������������::���������������"�

• ocluzive:• sonore: b (B)

d (D)g (G)

• nesonore: p (P)t (T)k (K) ������::������������"� �����������

Page 20: 1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCALetti.poly.ro/cursuri/anul IV/psv/psv/partial/cap1.pdf · 1. introducere În prelucrarea semnalului vocal 1 1. introducere În prelucrarea

1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCAL

20

3�� ������ ���� ����������� ������� �������� ���� � ������� ����� ���� � � �fonemului� $��� �)������ ������������ ������� ������� ����� ������ ��� �"�� � �������������������� ������ ��������� � ��� ������ �������� �������%� ��� ���� ��������������� �

������� ��:• Vocalele orale sunt sunete sonore; fiecare dintre ele corespunde unei

�������� ��������������������������������� � �������� ������� ����������• Vocalele nazale� ���� ���� �� ����� ��������� ���� ��� ������� ��� ��������

����� #���� ������������ ����������� � ������������ ������������ �

3�� �������� ������ � ��������� ������� $����� ��� ������%� ���caracterizate prin ���������� ����� � �� 1����� ���� ����� ���� ������� ������ ��� � � ��� �� ��� �� ������� ��� ������ ���� ��� ������ ��� ���������fonemului respectiv (vocalei respective).

������� ��:6�� � &����� ������������������������ ������������� ����$��������� ���

de tuburi acustice) cu lungimea l $�������� � ��� �����%�� ������ ���� ��� ��������� ������� ��������� �����������

( )2 14kc

F kl

= − (1.27)

cu *k∈N ����c = viteza sunetului = 340 m/s.

� ������������������������������������������7=���������� �

340 34000500

4 4 0,17 4 17

c

l= = =

⋅ ⋅ Hz (1.28)

( )2 1 500kF k⇒ = − ⋅ Hz

⇒ F1 = 500 Hz, F2 = 1500 Hz, F3 = 2500 Hz

�������� ���� ����� ��� ������ ������� e mut� ���� ������ ������� � $����������� ������������������ �������������"� %���������� ������������������� ����� ���� ����� � ��� ������ ������� � ��� ���� � ���� � ��� ���������� ��� ��������tractul fiind în repaos.

6�� � &��� �� ������ �������� ���� ��� ���������� �������$��� ���� ����� ������%� ��� ������ ������ ���� �� � �� ����� $�� � ��������� ����� ��� �� ��� %� ��� ���������� l1, l2� ��� �������A1, A2, teoria undelor acustice

Page 21: 1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCALetti.poly.ro/cursuri/anul IV/psv/psv/partial/cap1.pdf · 1. introducere În prelucrarea semnalului vocal 1 1. introducere În prelucrarea

1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCAL

21

�������� ���������� ���� ���������������������� ������ ������� ������ � ��� ���� ����������������������������� ��� ���� ��� ��� � ����������������a� ��� i� ����� ��din Tabelul 1.2.

Tabelul 1.2��1����� ��������� ������� ���� �������������������

A1

[cm2]A2

[cm2]l1

[cm]l2

[cm]Vocala F1

[Hz]F2

[Hz]F3

[Hz]1 7 9 8 a 750 1250 27008 1 9 6 i 250 1900 2800

�������� ������� �������������� ���� �������������������������B&8� ����� ��� ������������ &�� �� ������ $����� ����� ��� �������%� � �� ��������������� � ������� � � �� ��� � ������� ����������� ����� � �� ������ �� ������$������������ ����������������%�� ������������� ����� �� ��� ��� ���� ���� ��&��� ��������������� ������ �� ��� ����� �� ���������� ��� ����� � ����� ����� ��� ���������� ��������"������� �� ���������������������������������������� � ��� ������� ��� �������� �������� ��������������� ��� ����"��� �������� �� �������������� � ������ �� ������������������ �����������+� ���?������ ����������������������� ����� �� � ������ � ��� � ����������� � ������� � ���� ����� ������� 3�� ��������������� �� ����������� � ����� � ��� ��� ��� ������ ��� ������� ��� �!���� ��� ������������� ��� ������ ��� �������� ���������� ������ ��� ������������� ������� ����� ���� ���� �������� �� �������� ��������� ���� 1������ 7�+� ���� � ������ ���������������� �������� ����� ���� �"�����6������ ����������������������������� ������������������������ ���������������������� ������ ���� �����3�4������� 7�?� ���� ����������� ���)���� ��� ����� ��� ��� ��� � �� ������� ����� ����� �������� �"���� ������� ������� ������� ��"��� ;?<�� ���������� � ������ ���������������� ���� ��� � �� ������� ���� �������� ��������� $�����������sonogramelor).

;?<� ��� * ������ ��� C � ����� �.���������� ��� ������ ��� ������� ����� ���� � ��� ����������� �/����������7F@+�

Tabelul 1.3�����)������������?������ ����������"���������������������������"��(cu 1 2 3, ,F F F � &��������������������� ���� �������������� ���%

Vocala Plaja F1

[Hz]1F

[Hz]

Plaja F2

[Hz]2F

[Hz]

Plaja F3

[Hz]3F

[Hz]i 200-450 300 1850-2625 2200 2575-3500 2950e 250-650 400 1475-2800 1950 2200-3350 2750a 450-1100 700 950-2100 1300 2050-3275 2600o 225-675 400 550-1400 1000 1800-3350 2600u 200-475 350 550-1200 850 2100-3050 2500

Page 22: 1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCALetti.poly.ro/cursuri/anul IV/psv/psv/partial/cap1.pdf · 1. introducere În prelucrarea semnalului vocal 1 1. introducere În prelucrarea

1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCAL

22

-����� �� ����������� � �� ���rezinte vocalele în planul primilor doi����� ��� ���� ���� �� ���� � ��� 1������ 7�=�� (�� ������ � � ������ � ��������� ������� ��� �� ��� ��� ���� ������ ���� F1, F2�� �� ������� ������ ��&��� �������������������������������������������� �����������������

Figura 1.7��*��������������������������������������������������������� ����F1, F2

Fonemele fricative • Cele nesonore� ���� ���� �� ��� ������� �� ����� "���)� $�������� %� ������ ��

��������� �������� ������&� �� ���� ��� �� ���������� ����� 4������� �� ����� �� ����� ��

- în apropierea buzelor (fricative labiale) pentru f ;- ���������������� ����$����������������%��������s;- ���������� ���������������������!�(CH) → fricative palatale.

• Pentru fricativele sonore�� ��� �� �� ��� ����� $ ������� � ����� �� ���%� ������ �� �� �������� ������ �������� ����������������

Fonemele (consoanele) ocluzive• Corespund unor sunete dinamice. Pentru generarea acestor sunete o presiune

�������� � �� ��������� � ��� �������������������� ���� � ����&��������� �������������������� ������ ���������������������� � ��Perioada de ocluzie� ���������� ��������� ����.

• Pentru ocluzivele sonore� � ��� ��������� ��� � ���������� ����� ����� ��� )� ������ �� �������� ���������� ����������������������������������� ������

• Pentru ocluzivele nesonore,��������� �����este o���� ����� � ���.C�� ���������� ��������� ��� ���� ��� �� ����� l, obturarea tractului

���� �� ���������� �������� ����������������������� ������ ��������������������� � ����������������������������������3�� �"������������������� ���� ����� �����r���������� ��� � ��� ������ � ��� �� ������� ����� ���� ��� �������� ������� ���foneme nesonore (surde).

a

i

o

u y

1000 2000 3000

200

400

600

800

0 F [Hz]

F [Hz]

Page 23: 1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCALetti.poly.ro/cursuri/anul IV/psv/psv/partial/cap1.pdf · 1. introducere În prelucrarea semnalului vocal 1 1. introducere În prelucrarea

1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCAL

23

-�� ���������� ���� ��� ������� ������������������������� �������������������������������������������������������������� ������ ��� ��� ��� ��� ���������������� ���������������� ������ ������������� ��� �������� ���� ���� ����depinde de �� ���� �"�����#��, de contextul� ��������� ������ �����������������este accentuat sau neaccentuat. Durata medie a vocalelor neaccentuate este de140 ms iar durata medie a vocalelor accentuate este de 210 ms. Duratele�� ������������� ��������������� ������������������������������� ������� �����������F8�� ���������������� �����)������?,�� ��������������������)������7B,ms pentru fricative. Pentru a face analiza spectrului instantaneu al vorbirii������ � ��� ���� �� � ������� ��� ������ � ��� ������� ���� ��� � ��� ?,� � �� ���� �������������������� ���� ������ ������������ ���������������� ������ ������

�������� ��� ��� ������ ��������� �� ���������� ���� ��� ����� � ������� ������������� ������������� ����������9,��/��������������������� ������$���� �������%���������� ������������ ����������������������FB��/��������������������B,��/��2������������ ����������� ������������ ����������=8��/�

����������������������"������� ������������ ���� ��������������������;B<�� ������������ ����4�������7�B�

;B<�>��J��4���� ����C��/��!����������������������������� ��&����� ��� ���4�!���1986.

Tabelul 1.4����� ��������������� ��� �����������������"��Vocale:

$�� ������������ ����������� � %��� ���������������� ���������� ������

Anterioare Mediale Posterioare

Închise i î uMijlocii e oDeschise a

Consoane:Bilabiale Labiodentale Dentale Prepalatale Palatale Velare Laringeale

surde sonore surde sonore surde sonore surde sonore surde sonore surde sonore surde sonore

p b t d k‘ g‘ k gc g

f v s z � j hm n

lr

����������� ���� �������������������� ��� �������� ����������������������$�����%� ���� ����������� ������ ��� ���������� �������� 1��� ���� ����� ����� ��� ��� ��������� ��� � � ������ � ��� ��� �� �������� ������������� ���� ������������� �� ������� ��� ��������� ��� ����������� �������� ������ ���������������� ��� �������� ��� ���������� ������� ���������� ����� ����� ��� ������������� ��� ������������� ��� ��������������� �������� ����� � ��� � �� ��� � ������������� ������� ���������� 3�� ���� ��� ��� ������� ��� �������� ����� ��� ��

Page 24: 1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCALetti.poly.ro/cursuri/anul IV/psv/psv/partial/cap1.pdf · 1. introducere În prelucrarea semnalului vocal 1 1. introducere În prelucrarea

1. INTRODUCERE ÎN PRELUCRAREA SEMNALULUI VOCAL

24

������������� ������ ������������������ �� ������������ ����� ����������������������� ��� ��� ��� ��� ������ ��� �������� ��� ������ � �������� �� �����������sintetizorului.