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Tratamiento Digital de Voz

Prof. Luis A. Hernández Gómez

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Dpto. Señales, Sistemas y Dpto. Señales, Sistemas y RadiocomunicacionesRadiocomunicaciones

Fonética Acústica: Técnicas de AnálisisFonética Acústica: Técnicas de Análisis

Transformación

o Filtrado

(Tracto Vocal)

Exc

itaci

ón P

erió

dica

Segmento Sonoro


Propiedades acústicas de Propiedades acústicas de “segmentos sonoros”:“segmentos sonoros”:

PropiedadePropiedades s

acústicas:acústicas:

TONO (F. Fundamental)

Los sonidos tienen las siguientes propiedades acústicas, que se relacionan con las propiedades físicas:

INTENSIDAD

DURACIÓN

TIMBRE

www.auburn.edu/forlang/Spanish/FLSP0301mats/slides/fonesp-21.pptwww.auburn.edu/forlang/Spanish/FLSP0301mats/slides/fonesp-21.ppt


Tono (altura), Frecuencia Tono (altura), Frecuencia Fundamental, Pitch:Fundamental, Pitch:

Frecuencia Fundamental (F0): frecuencia de vibración de las cuerdas vocales.

En la voz humana, el tono depende del grosor y la elasticidad de las cuerdas vocales.

Rango de variación entre 50 Hz y 400 Hz (mujeres: 220 Hz varones: 120 Hz.

Variación para un mismo locutor en habla “normal”: 1 octava.

PitchPitch : relacionado con la percepciónpercepción de F0 (Ejemplo voz y ancho de banda telefónico)


Intensidad:Intensidad: Amplitud o energía de los sonidos (vocales mayor energía

“en general”: considerar casos como relajación al final de las locuciones)

Duración:Duración: Duración del sonido.

Lenguas como el alemán, el italiano, el latín y algunas variedades del inglés (Received Pronunciation) distinguen entre sonidos largoslargos y brevesbreves (p. ej., kin vs. keen).

En español las vocales tónicas son un poco más largas que las vocales átonas, pero esta diferencia no es importante.

En el inglés de EE. UU., las vocales tónicas son considerablemente más largas que las vocales átonas (p. ej., California).


Timbre:Timbre: El timbre está formado por el fundamental y los armónicos. El

timbre depende del tamaño, la forma y la composición de las cavidades supraglóticas.

Timbre: relación con respuesta en frecuencia del tracto vocal : permite distinguir los diferentes sonidos (Reconocimiento de Habla)

Segmentos sonoros:Segmentos sonoros: (@ J. Ortega EUITT)(@ J. Ortega EUITT)

Vibración de las cuerdas vocales:Vibración de las cuerdas vocales: frecuencia fundamental y armónicosfrecuencia fundamental y armónicos

3-4 Formantes (resonancias del tracto) bien definidos:3-4 Formantes (resonancias del tracto) bien definidos: diferenciación entre sonidosdiferenciación entre sonidos

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

-0.5

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Tiempo(ms)

Estructura periódica, alta energía

0 1 2 3 4 5 6 7 8-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

Frecuencia(KHz)

Am

plit

ud(

dB

)

Estructura fina (armónicos) y formantes


Relación envolvente/frecuencia fundamentalRelación envolvente/frecuencia fundamental Mismo sonidoMismo sonido (Misma envolvente espectral)(Misma envolvente espectral)

Distinta frecuencia fundamentalDistinta frecuencia fundamental (Espaciamiento de armónicos) (Espaciamiento de armónicos) (@ J. Ortega EUITT)(@ J. Ortega EUITT)

0 1 2 3 4 5 6 7 8-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

Frecuencia(KHz)

Am

plit

ud(

dB

)

Frecuencia fundamental: 122 Hz.

0 1 2 3 4 5 6 7 8-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

Frecuencia(KHz)

Am

plitu

d(dB

)

Frecuencia fundamental: 196 Hz.


Sonido [i]: primer formante 250 Hz - segundo 2000 Hz (aprox.)

Sonido [u] : primer formante 250 Hz - segundo 600 Hz (aprox.)


Introducción a laIntroducción a laFonética y FonologíaFonética y Fonología

EspañolasEspañolas

www.auburn.edu/forlang/Spanish/FLSP0301mats/slides/fonesp-02.ppt

Capítulo 2Capítulo 2

SP 301SP 301

Clasificación de las vocales (1)Clasificación de las vocales (1)

a) Localización anterior-posteriora) Localización anterior-posterior

Vocales anteriores:Vocales anteriores:El dorso de la lengua se levanta hacia el paladar duro.

Vocales centrales:Vocales centrales:El dorso de la lengua se levanta hacia un punto intermedio entre el paladar duro y el velo del paladar.

Vocales posteriores:Vocales posteriores:El dorso de la lengua se levanta hacia el velo del paladar.


b) Altura:b) Altura:

Vocales altas:Vocales altas:El dorso de la lengua se levanta a una altura máxima.

Vocales medias:Vocales medias:El dorso de la lengua se levanta a una altura media.

Vocales bajas:Vocales bajas:El dorso de la lengua se levanta a una altura mínima.


TriTriángulo vocálicoángulo vocálico::

Si unimos los puntos más altos que alcanza la lengua en la articulación de las vocales obtenemos una figura llamada “triángulo vocálico”“triángulo vocálico”

Descripción de las vocales:Descripción de las vocales:

[i] vocal anterior alta[e] vocal anterior media[a] vocal central baja[o] vocal posterior media[u] vocal posterior alta

Redondeamiento:Redondeamiento: Las vocales posteriores son

redondeadasredondeadas (se pronuncian con los labios redondeados).

Las vocales anteriores son labializadaslabializadas (se pronuncian con los labios estirados).

Carta de Formantes (aproximada)

PosteriorAnterior

Alta

(Cerrada)

Baja

(Abierta)


Transformación

o Filtrado

(Tracto Vocal)

Exc

itaci

ón R

uido

sa

Segmento fricativo

Segmento fricativo /s/


Sonidos sordos:Sonidos sordos: •Constricción tracto sin vibración cuerdas vocalesConstricción tracto sin vibración cuerdas vocales

•Formantes (1-2) de alta frecuencia Formantes (1-2) de alta frecuencia (@ J. Ortega EUITT)(@ J. Ortega EUITT)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

-0.5

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Tiempo(ms)

Aspecto ruidoso, baja energía

0 1 2 3 4 5 6 7 8-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

Frecuencia(KHz)

Am

plitu

d(dB

)

Estructura aleatoria de alta frecuencia


Modelo simplificado de Producción de Voz (VOCODER)

Filtro IIR

(Todo Polos)

Tracto VocalVoz

Excitación

Ruidosa

Excitación

Sonora

T ; 1/T = Frecuencia Fundamental

ENERGÍA


Modelo DINÁMICO

ENERGÍA: garantiza que la energía de la señal sintetizada = energía de la voz original

DURACIÓN: pone de manifiesto el carácter dinámico del modelo. Ritmo, pausas, …

FRECUENCIA FUNDAMENTAL: entonación y acentuación.

INFORMACIÓN PROSÓDICA(PROSODIA)


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