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

3.4. FUNDAMENTALFREQUENZ (PITCH) ¢¡
Sprache/Pause
Sprachsignal
Windowing des Signals
Ermittlung der short-term energy
und der short-term zero crossing rate
Sprache/Pause-Entscheidung
Verfahren zur Bestimmung der
Pitch
Entscheidung stimmhaft / stimmlos
stimmhaft / stimmlos
Abbildung 3.6: System zur Pitch-Detektion [12]
Pitch F0
beinhaltet. Im Falle eines stimmhaften Lautes wird die Pitch berechnet und ausgeben, andernfalls
wird in der Regel die Pitch gleich Null gesetzt. Die Bestimmung, ob ein Frame einen
stimmhaften oder einen stimmlosen Laut enthält, geschieht in den einzelnen Algorithmen auf
unterschiedliche Art und Weise. Oft wird die Klassifikation aus einer bestimmten Kombination
von ¢¡ , £¥¤§¦¨¡ und Spitzenwert der Periodenberechnungsfunktion ermittelt. Beispielsweise verwenden
ROSS, ET AL. [30] eine ausgeklügelte Logik im Anschluß an die Periodenbestimmung.
BOERSMA [5] bestimmt für jeden Frame eine Menge von möglichen Kandidaten, die durch
eine Gewichtungsfunktion bewertet werden. Daran anschließend wird mit Hilfe von dynamischer
Programmierung ein günstigster Pfad durch die Menge der Kandidaten bestimmt. Als Nebenprodukt
der Bestimmung der Pitch erhält man durch die Klassifikation in stimmhafte, stimmlose
und stille Segmente eine (einfache) Pausendetektion. Zur Verdeutlichung, wie ein Pitch-Verlauf
aussehen kann, zeigt die Abbildung 3.7 Ausschnitte aus Pitch-Verläufen verschiedener Sprecher,
die [23] und [24] entstammen. Es ist gut erkennbar, daß der Pitch-Verlauf der Dozentin insgesamt
höher angesiedelt ist, als der der männlichen Vortragenden.
Für die Bestimmung der Pitch gibt es eine Vielzahl verschiedener Ansätze. Im Rahmen
dieser Arbeit werden nur Pitch-Detektions-Algorithmen (PDA) vorgestellt, die versuchen, die
Periode des Signals zu bestimmen. Hierzu wird idealisierend angenommen, das Sprachsignal
sei ein Zufallsprozeß und für eine gewisse Zeit von etwa © stationär. Fünf Ansätze
zur Bestimmung der Pitch, die auch (teilweise vereinfacht) zu Versuchszwecken implementiert
wurden, werden in den folgenden Kapiteln genauer beschrieben, wobei nur die dahinterstehende
Idee vermittelt werden soll. Es wird sich zeigen, daß die Pitch allein mit Ausführung der jeweiligen
Funktion nicht zufriedenstellend bestimmt werden kann. In der Regel muß sich noch
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