Sprachliche Mensch-Maschine-Kommunikation

7. Grundlagen der Signalverarbeitung
Ein Verständnis für die Verarbeitung von Signalen ist im Zusammenhang
mit der Spracherkennung nicht nur wichtig, weil die Algorithmen bei
der Aufarbeitung von Sprachsignalen verwendet werden, sondern auch,
weil sich die Eigenschaften von Signalen bis in die höheren Ebenen des
Spracherkenners auswirken. Eine Detaillierte Abhandlung aller Grundlagen
und Methoden der Signalverarbeitung würde den Rahmen dieses Buches
sprengen. Das folgende Kapitel konzentriert sich daher vor allem auf die
aus der Sicht der Spracherkennungsforschung interessanten Aspekte dieses
Themas.
7.1 Analog/Digital Wandlung
Das erste, was eine Schallwelle durchläuft, wenn sie von Digitalrechnern
verarbeitet wird ist normalerweise ein Analog/Digital Wandler (A/D
Wandler). Wir wollen uns an dieser Stelle nicht mir der Physik oder
den elektrotechnischen Grundlagen von A/D Wandlern befassen. Wir wollen
aber einige Dinge festhalten, die im weiteren Verlauf von Bedeutung sind.
Schallwellen als physikalisches Phänomen bewirken in jedem Punkt des
Raumes Luftdruckänderungen. Beim Messen dieser Luftdruckänderungen
bzw. der dadurch transportierten Energie werden von einem Mikrophon
elektrische Spannungen geliefert. Diese Spannungen ergeben über die Zeit
betrachtet eine kontinuierliche reellwertige analoge Funktion. Analogrechner
werden schon lange nicht mehr in nennenswerter Häufigkeit verwendet, und
Digitalrechner arbeiten nur mit digitalen Daten. Um aus einem analogen
kontinuierlichen Signal ein zeitdiskretes und digitales Signal zu machen
sind zwei Operationen nötig (s. Abb. 7.1). Der Schritt, der aus einem
kontinuierlichen Signal ein diskretes macht, heißt ” Abtastung“ und wird von
einem so genannten Halteglied bewerkstelligt. Der Schritt, der aus einem
analogen Signal ein digitales macht, heißt ” Quantisierung“ und wird von
einem oder mehreren Komparatoren durchgeführt. Abb. 7.2 zeigt die groben