Jürgen Dick - Lehrstuhl Algorithmen & Datenstrukturen, Institut für ...

26 KAPITEL 2. GRUNDLAGEN DER SPRACHANALYSE
können, muß der Umschalter durch einen Mischer ersetzt werden, der den Anteil der jeweiligen
Quelle variabel einstellt. Einfachen Systemen genügt der Umschalter. Soll hochwertige Sprache
erzeugt werden, so ist diese einfache Unterscheidung zwischen stimmhafter und stimmloser Anregung
nicht mehr ausreichend. Deshalb wurden weitergehende Modelle entwickelt, auf die hier
aber nicht eingegangen werden soll.
Das Quelle-Filter Modell gibt den tatsächlichen Vorgang nur teilweise wieder. Die Rückkopplung
des Sprachsignals über das Gehirn zum Gehör wird beispielsweise nicht berücksichtigt. Auch
die Kopplung zwischen Quelle und Filter, das heißt Lautanregung und Resonanzraum, wird nicht
modelliert. Trotz dieser Mängel ist das Quelle-Filter-Modell von großem theoretischen und praktischen
Wert und dient als Basis für viele Sprachsynthesesysteme.
2.3 Konzepte und Notationen der digitalen Signalverarbeitung
Sprachverarbeitung ist ein Anwendungsgebiet der digitalen Signalverarbeitung, so daß hierbei
auf Konzepte und Methoden dieser Disziplin zurückgegriffen wird. Die für diese Arbeit
notwendigen Begriffe und Konzepte werden in diesem Kapitel kurz erläutert. Eine ausführliche
Einführung in das Gebiet der digitalen Signalverarbeitung bieten u.a. die Lehrbücher von
ORFANIDIS [22], PROAKIS/MANOLAKIS [27] und DELLER/PROAKIS/HANSEN [9].
Zunächst wird das allgemeine Vorgehen bei der digitalen Signalverarbeitung erläutert, siehe
Kapitel 2.3.1. Eine sehr wichtige Rolle in der digitalen Signalverarbeitung spielt das Abtasttheorem,
da es sowohl für die Qualität der Digitalisierung als auch für die anfallende Datenmenge
entscheidend ist. Dieses fundamentale Theorem wird in Kapitel 2.3.2 vorgestellt. Für die Bestimmung
von Audio-Features wird in Kapitel 3 das Windowing-Konzept eingeführt. Hierfür ist es
wichtig zu wissen, auf welcher Art von Signalen operiert wird. Die für dieses Konzept notwendige
Klassifikation von Signalen behandelt das Kapitel 2.3.3. Das daran anschließende Kapitel
2.3.4 befaßt sich mit zeitdiskreten Systemen, die Grundlage digitaler Signalverabeitungsalgorithmen
sind. Abschließend stellt das Kapitel 2.3.5 die Fourier- und hierzu verwandte Transformationen
vor. Auch für diesen Grundlagenteil gilt, daß die vorgestellten Konzepte nur einen groben
Überblick über das für diese Diplomarbeit zu erarbeitende Themengebiet geben.
2.3.1 Digitale Signalverarbeitung
Die digitale Signalverarbeitung (DSP) eines analogen Signals erfolgt in drei Schritten (vergleiche
Abbildung 2.6):
1. Das analoge Signal wird digitalisiert; es wird abgetastet und jeder Abtastwert (Sample)
wird bezüglich einer endlichen Anzahl an Bits quantisiert. Dieser Prozeß wird
A/D-Wandlung genannt.
2. Die digitalisierten Samples werden durch einen digitalen Signalprozessor verarbeitet.