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