Sprachliche Mensch-Maschine-Kommunikation

106 8. Verarbeitung von Sprachsignalen
stimmhafter Laut [a] stimmloser Laut [s]
Abb. 8.1. Signale für stimmhafte und stimmlose Laute
8.1.1 Amplitude
Mit ” Amplitude“ wird normalerweise bei einem periodischen Signal die regelmäßig
wiederkehrende maximale Aussteuerung bezeichnet. Ein Sprachsignal
an sich ist nicht periodisch. Es enthält aber oft kurze Abschnitte, vor
allem bei stimmhaften Lauten, die man als annähernd periodisch bezeichnen
kann. Daher wird auch die maximale Aussteuerung innerhalb eines kurzen
Zeitbereichs als Amplitude bezeichnet.
8.1.2 Nulldurchgangsrate
Die Nulldurchgangsrate gibt an, wie oft das Signal in einem Zeitabschnitt
von einem Abtastwert auf den nächsten sein Vorzeichen wechselt. Abgesehen
vom Hintergrundrauschen kann man davon ausgehen, daß die Nulldurchgangsrate
bei stimmhaften Lauten kleiner ist als bei stimmlosen. Stimmlose
Laute haben meist weniger Energie und werden durch ein nichtperiodisches
Rauschen angeregt.
Wenn das Sprachsignal und das Hintergrundrauschen sich überlagern
und die Sprache lauter als das Rauschen ist, dann wird der Anteil des
Rauschens an der Nulldurchgangsrate reduziert, weil seine Nulldurchgänge
nicht durch null sondern durch c = 0 wobei |c| größer ist als die Amplitude
des Hintergrundrauschens.
Im Jahr 1950 zeigte J.C.R. Licklider [?], daß unendlich verstärkte Sprachsignale
sich zwar seltsam anhören aber dennoch in der Regel für Menschen
gut verständlich sind. Unendlich verstärkte Signale sind natürlich nicht
beliebig laut, aber sie stoßen immer an den Grenzbereich der maximalen
Aussteuerung der verwendeten Geräte an.
8.1.3 Energie
Die Energie eines Signals innerhalb eines Zeitabschnittes ist definiert als die
Summe der Quadrate der einzelnen Abtastwerte. In Anlehnung an die Physik