L02 Artikulatorna i akusticka fonetika.pdf

Artikulatorna i akustička fonetika
Mr Milan Sečujski
FTN Novi Sad
Fonetika
• Artikulatorna fonetika
• Akustička fonetika
• Teorijska i eksperimentalna osnova za:
– Obradu govora
– Prepoznavanje i sintezu govora
– Dijagnostiku patologije govora
Glas i fonem
Glas
Fonem
• Najmanji deo reči koji se
može zapaziti kao celina
• Skup artikulatornoakustičkih osobina koje se
opažaju istovremeno
• Fizička realizacija fonema
• Najmanji deo reči koji ima
distinktivnu ulogu
• Skup onih artikulatornoakustičkih osobina koje
imaju distinktivnu ulogu
• Postoji mnogo nijansi u
izgovoru svakog glasa!
• Sam za sebe nema značenje
Predstave govornog signala
• Predstava u vremenskom domenu
Predstave govornog signala
• Predstava u frekvencijskom domenu
– Kratkotrajna Fourierova
transformacija (STFT)
x[n]
∞
X (τ , Ω) = ∫ x(t )w(t − τ )e − jΩt dt
w[n]
−∞
∞
X (τ , ω) = ∑ x[n]w[n − τ ]e
−∞
− jωn
x[n]w[n-τ]
τ
Predstave govornog signala
• Spektrogram
Govorni signal u
frekvencijskom domenu
Govorni signal u
vremenskom domenu
Distinktivna obeležja fonema
A, E, I,
O, U
A, J, LJ,
NJ, Š, Ž...
I, U, V, M, N,
L, R, T, D...
M, N, P, B...
V, S, Š,
F, Z, Ž...
vokalnost - nevokalnost
konsonantnost - nekonsonantnost
kompaktnost - nekompaktnost
difuznost - nedifuznost
nazalnost - nenazalnost
prekidnost - neprekidnost
stridentnost - nestridentnost
zvučnost - bezvučnost
O, U, V, M,
B, P, G...
gravisnost - negravisnost
Klasifikacija prema zvučnosti
zvučni
Formantna
struktura
vokali
IEA
OU
VOKALI
sonanti
M N NJ R
L LJ J
bezvučni
Laringealna
zvučnost
PTK
BDG
S ŠFH
VZŽ
CČĆ
Đ DŽ
KONSONANTI
Karakteristike vokala
• Periodičnost talasnog oblika
• Harmonijska struktura spektara
Karakteristike vokala
• Prikaz na spektrogramu
Uskopojasni spektrogram
• Frekvencijska rezolucija ~50Hz
• Dužina prozora 25 - 30 ms
• Precizan u frekvencijskom domenu
Širokopojasni spektrogram
• Frekvencijska rezolucija ~300Hz
• Dužina prozora 5 - 10 ms
• Precizan u vremenskom domenu
Karakteristike vokala
Varijacije osnovne učestanosti
– Muški glas: 80-180 Hz
– Ženski glas: 180-230 Hz
– Dečiji glas: 230-300 Hz
• Osnovna obeležja vokala nose prva tri formanta
Klasifikacija vokala
• S obzirom na položaj jezika u vodoravnom pravcu
– Prednjeg reda: E, I
– Srednjeg reda: A
– Zadnjeg reda: O, U
• S obzirom na uzdignutost jezika prema nepcu
– Visoki: I, U
– Srednji: E, O
– Niski: A
Diskriminacija vokala
Razvrstavanje vokala
• Da li je samo na osnovu F1 i F2 moguće automatski
identifikovati vokale?
Položaj vokala u F1
F1--F2 ravni
Konsonantii prema mestu tvorbe
Konsonant
Bilabijalni (usneni)
Labiodentalni (usneno-zubni)
Dentalni (zubni)
Postdentalni (zazubni)
Alveolarni
P B M
F V
T D N S Z C L
Ć Đ
Š Ž Č DŽ R
Palatalni (prednjonepčani)
J NJ LJ
Velarni (zadnjonepčani)
K G H
Konsonantii prema načinu tvorbe
Konsonant
Plozivi
P T K B D G
Frikativi
F H S Š V Z Ž
Afrikati
C Č Ć DŽ Đ
Nazali
M N NJ
Laterali
L LJ
Vibrant
R
Poluvokal
J
Karakteristike ploziva
• Plozivi su P, T, K, B, D i G
• Dve faze: okluzija i eksplozija
NEMA
GOVORNE
AKTIVNOSTI
GOVORNA
AKTIVNOST
NAJJAČA
EKSPLOZIJA
Karakteristike frikativa
frikativa
• Frikativi su F, H, S, Š, V, Z i Ž
• Različita mesta konstrikcije u vokalnom traktu
• Kao fonetska grupa rasprostiru se po čitavom
artikulacionom području
Karakteristike afrikata
afrikata
• Afrikati su C, Č, Ć, DŽ i Đ
• Kombinacija artikulacije ploziva i frikativa
• C≈T+S
• Č≈T+Š
• DŽ ≈ D + Ž
• Intenzitet eksplozije manji nego kod ploziva, trajanje
produženo
• Artikulaciona i akustička distanca među različitim
afrikatima mala
• Grupa fonema sa najčešćim oštećenjima
Karakteristike nazala
nazala
• Nazali su M, N i NJ
• Vazdušna struja prolazi
kroz nazalni trakt
• Primarna distinkcija:
mesto pregrade
• Vokalni elementi u
akustičkom sadržaju
• Specifičnost: pojava
nula u spektru
Karakteristike laterala
laterala
•
•
•
•
Laterali su L i LJ
Poluformantna struktura spektra
Bilateralan protok vazdušne struje oko jezika
Obrazni rezonatori
Karakteristike vibranta
• Jedini vibrant u našem jeziku je R
• Serija okluzija i zvučnih perioda poluformantne strukture
(~25 puta u sekundi)
• U različitim jezicima način izgovora R je različit
Karakteristike poluvokala
• Jedini poluvokal u
našem jeziku je J
• Podseća na I, ali ima
izraženiju frikcionu
komponentu
• Frikativ V se, zbog
slabo izražene frikcije,
ponekad svrstava u
poluvokale
Koartikulacija fonema
• Promena akustičko-artikulacionih obeležja fonema u
zavisnosti od njihovog okruženja
• S artikulacionog stanovišta:
– promena položaja artikulatornih organa između
dva fonema
– postoji tendencija privlačenja fonema u pogledu
mesta artikulacije
• S akustičkog stanovišta:
– kod vokala: tranzicije formanata
– kod konsonanata: pomeranje koncentracije
akustičke energije
Primeri koartikulacionih efekata
Koartikulacija frikativa S
i svih 5 vokala
Koartikulacija ploziva
B i G i vokala A
Akcenat u srpskom jeziku
• Četiri akcenta i produženo trajanje vokala
• Karakteristike akcenta:
– intenzitet
– trajanje
– F0 kriva
Devokalizacija
• Devokalizacija nenaglašenih
vokala
– Opuštanje vokalnog trakta
– Približavanje akustičkih
karakteristika neutralnom glasu
– Gubitak zvučnosti
Statistike govornog signala
• Zavise od trenutka i od konkretne realizacije signala
iz šireg skupa (ansambla)
– Dvostruko usrednjavanje - po vremenu i ansamblu
– Govor se posmatra kao stacionaran i ergodičan proces
Statistike u vremenskom domenu
• Gustina verovatnoće
trenutnih vrednosti
• Uslovna verovatnoća
trenutnih vrednosti
Spektralna gustina snage
• Eksperimentalni rezultati
(engleski i ruski jezik)
• Relativna SGS
(CCITT konvencija)