UNIVERSIDAD DE GRANADA PROCESAMIENTO DE VOZ
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- José Ramón Correa Plaza
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1 UNIVERSIDAD DE GRANADA PLAN DE ESTUDIOS: DIPLOMADO EN LOGOPEDIA PROCESAMIENTO DE VOZ Ángel de la Torre Vega Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones Procesamiento de Voz ATV Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones Universidad de Granada 1
2 Tema 5: ANALISIS DE SEÑALES DE VOZ Introducción La forma de onda Las vocales Consonantes estacionarias sonoras y sordas Consonantes no estacionarias Coarticulación Variabilidad La señal de voz en presencia de ruido: Ruido blanco y ruido coloreado Ruido no estacionario Detección de actividad de voz Organización de la asignatura Procesamiento de Voz ATV Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones Universidad de Granada 2
3 Organización de la asignatura Tema 6: SÍNTESIS Y CODIFICACIÓN DE VOZ Introducción Codificación y decodificación de voz Síntesis de voz Manipulación de la señal de voz. Procesamiento de Voz ATV Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones Universidad de Granada 3
4 Tema 7: RECONOCIMIENTO DE VOZ Y RECONOCIMIENTO DE LOCUTORES Organización de la asignatura Introducción Reconocimiento automático de voz: Problemas asociados al reconocimiento de voz. Representación de la voz: el front-end. Modelado acústico: GMMs, HMMs y ANNs. Modelado del lenguaje: vocabulario y gramática. El sistema de diálogo Reconocimiento automático de locutor: Problemas asociados al reconocimiento de locutores Reconocimiento, identificación y verificación de locutor. Distintos enfoques del problema. Representación de la voz y modelado del locutor. Procesamiento de Voz ATV Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones Universidad de Granada 4
5 Tema 8: PROCESAMIENTO DE LA SEÑAL DE VOZ EN SISTEMAS DE AYUDA A LA AUDICIÓN Introducción Audífonos: Amplificación. Bancos de filtros. Compresión. Control automático de ganancia y reducción de ruido. Realimentación acústica Implantes cocleares: Funcionamiento del implante coclear. Procesamiento de la señal en un implante coclear. Posibilidades y limitaciones de los implantes cocleares. Programación de los implantes cocleares. Percepción del sonido con implantes cocleares. Organización de la asignatura Procesamiento de Voz ATV Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones Universidad de Granada 5
6 Tema 9: APLICACIONES DE LAS TECNOLOGÍAS DEL HABLA EN EL DIAGNÓSTICO, TRATAMIENTO Y SEGUIMIENTO LOGOPÉDICO Introducción Herramientas de análisis de la voz Herramientas basadas en reconocimiento de voz. Organización de la asignatura Procesamiento de Voz ATV Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones Universidad de Granada 6
7 TEMA 5 ANÁLISIS DE SEÑALES DE VOZ Procesamiento de Voz ATV Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones Universidad de Granada 7
8 Tema 5: ANALISIS DE SEÑALES DE VOZ Introducción La forma de onda Las vocales Consonantes estacionarias sonoras y sordas Consonantes no estacionarias Coarticulación Variabilidad La señal de voz en presencia de ruido: Ruido blanco y ruido coloreado Ruido no estacionario Detección de actividad de voz Tema 5: Análisis de voz Procesamiento de Voz ATV Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones Universidad de Granada 8
9 5.1.- Introducción Hemos visto cómo se produce la voz (tema 3) Hemos visto herramientas para análisis y representación (tema 4) energía, cruces por cero, autocorrelación, tono fundamental espectro, espectrograma, análisis LPC, banco de filtros, cepstrum En este tema aplicamos estas herramientas a señales de voz Características observadas en los distintos fonemas Fonemas aislados Señales más realistas: Voz continua Voz adquirida en ruido Procesamiento de Voz ATV Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones Universidad de Granada 9
10 Actividad de las cuerdas vocales: Vocales Consonantes sonoras Consonantes sordas Tema 5: Análisis de voz REVISIÓN DE LOS FONEMAS CLASIFICACIÓN (desde el punto de vista de la producción) Modo de articulación: Vocales (abiertas, medias, cerradas) Consonantes (oclusivas, fricativas, nasales, líquidas...) Lugar de articulación: Vocales (anteriores, centrales, posteriores) Consonantes (bilabiales, labiodentales, linguodentales...) Procesamiento de Voz ATV Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones Universidad de Granada 10
11 CASLIFICACIÓN DE LAS VOCALES Modo de articulación (1er formante): Cerradas (i, u) Medias (e, o) Abiertas (a) Lugar de articulación (2o formante): Anteriores (i, e) Centrales (a) Posteriores (o, u) Procesamiento de Voz ATV Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones Universidad de Granada 11
12 CALSIFICACIÓN DE LAS CONSONANTES Modo de articulación: Oclusivas (b, d, g, p, t, k): Fricativas (s, f, z, x, y) Africadas (ch) Nasales (m, n, ñ) Líquidas Laterales (l, ll) Vibrantes (r, R) Lugar de articulación: Bilabiales (b, p, m): Labiodentales (f) Linguodentales (t, d) Linguointerdentales (z) Linguoalveolares (s, n, l, r, R) Linguopalatales (y, ch, ñ, ll) Linguovelares (k, g, x) Procesamiento de Voz ATV Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones Universidad de Granada 12
13 FONEMAS DEL ESPAÑOL Tema 5: Análisis de voz Procesamiento de Voz ATV Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones Universidad de Granada 13
14 5.2.- La forma de onda La forma de onda contiene toda la información Es difícil analizar la información observando la forma de onda Inspección de la forma de onda: Variación de las propiedades Velocidad de pronunciación de fonemas Fonemas sordos y sonoros (energía y periodicidad) Vocales y fonemas sonoros (energía y frecuencia fundamental) Procesamiento de Voz ATV Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones Universidad de Granada 14
15 Procesamiento de Voz ATV Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones Universidad de Granada 15
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18 5.3.- Las vocales Modo de articulación (1er formante): Cerradas (i, u) Medias (e, o) Abiertas (a) Lugar de articulación (2o formante): Anteriores (i, e) Centrales (a) Posteriores (o, u) Procesamiento de Voz ATV Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones Universidad de Granada 18
19 Espectros FFT y LPC de las vocales Tema 5: Análisis de voz Procesamiento de Voz ATV Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones Universidad de Granada 19
20 Funciones de área, formantes y vocales Procesamiento de Voz ATV Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones Universidad de Granada 20
21 Funciones de área, formantes y vocales freq. 2o formante (Hz) /i/ /u/ /e/ /o/ /a/ freq. 1er formante (Hz) Procesamiento de Voz ATV Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones Universidad de Granada 21
22 5.4.- Las consonantes estacionarias Consonantes sonoras (estacionarias): Nasales: m, n, ñ Líquidas: l, y, R Consonantes sordas (estacionarias): Fricativas: s, sh, z, f, j Procesamiento de Voz ATV Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones Universidad de Granada 22
23 Espectros FFT y LPC de consonantes sonoras estacionarias Procesamiento de Voz ATV Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones Universidad de Granada 23
24 Espectros FFT y LPC de consonantes sordas estacionarias Tema 5: Análisis de voz Procesamiento de Voz ATV Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones Universidad de Granada 24
25 5.5.- Las consonantes no estacionarias Fonemas estacionarios: Vocales: a, e, i, o, u Consonantes sonoras: l, y, R, m, n, ñ Consonantes sordas: s, sh, ss, z, f, j Fonemas no estacionarios: Plosivas sordas: p, t, k Plosivas sonoras: b, d, g Otras consonantes: ch, r Procesamiento de Voz ATV Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones Universidad de Granada 25
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33 5.6.- Coarticulación Transición suave: Cambios en el tracto vocal no instantáneos Cambios en tensión de cuerdas vocales no instantáneos Propiedades de la señal varían de forma suave Limites entre fonemas difusos (continuidad) Fonemas afectados por adyacentes (coarticulación) En una frase los parámetros no llegan a tomar los valores ideales Afectados por características suprasegmentales Ver ejemplos anteriores: Continuidad Coarticulación Procesamiento de Voz ATV Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones Universidad de Granada 33
34 5.7.- Variabilidad Variaciones de los parámetros que representan la voz: Comunidades (estilos de habla) Interlocutor (por estilo de habla y por características fisiológicas) Intralocutor (estado de ánimo, estilo, enfermedad, etc.) Dentro de una misma frase Factores que afectan: Duración del fonema, velocidad de pronunciación Estilo Características suprasegmentales Variantes fonéticas Dificultad para análisis supervisado Dificultad para análisis automático Procesamiento de Voz ATV Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones Universidad de Granada 34
35 5.8.- Ruido Es una señal que se suma a la señal de voz Ruido blanco Ruido coloreado Ruido estacionario / ruido no estacionario Efecto Lombard Detección de actividad de voz Métodos para tratar el ruido Procesamiento de Voz ATV Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones Universidad de Granada 35
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