Embed Size (px)
Citation preview
3/12/12! Susanne Schötz, [email protected]! 1!
Introduktion till akustisk analys (av tal)!
! akustiska elementa!! akustisk analys!! grupparbete: akustisk analys!! om hinner: introduktion till Praat!! mina bilder finns att ladda ner här:http://person2.sol.lu.se/SusanneSchotz/Teaching_files/intro_ak.pdf!
vem är jag?!! Susanne Schötz!
! Fonetiker!• fonetik: läran om det talade språket, studiet av enskilda
språkljud (vokaler, konsonanter), talrytm och melodi!! Humanistlaboratoriet!
• forskare!• it-pedagog!
! F.d. “hobbymusikant” + har drivit en egen ljudstudio, men ingen musikvetare (kan inte lova att jag kan svara på era frågor)!
3/12/12! Susanne Schötz, [email protected]! 2!
varför är jag här? (bakgrund & syfte med den här föreläsningen)!
! Tobias Neumann (musvet)!! hälsade på i Humanistlaboratoriet!
• ekofria rummet!• var med på min föreläsning om akustisk analys!
! vill att musikvetare ska få en inblick i!• hur fonetiker jobbar med akustisk analys av tal!• grunderna i analysverktyget Praat!• akustisk-fonetiska begrepp (t.ex. formanter)!
3/12/12! Susanne Schötz, [email protected]! 3! 3/12/12! Susanne Schötz, [email protected]! 4!
! akustiska elementa!! akustik & akustisk fonetik!! vad är ljud? vad är tal?!! vågrörelser!
• amplitud, frekvens (period/s), resonans (filtrering) !! akustisk-fonetisk analys!
! vågdiagram!! spektrogram!
! grupparbete!! om vi hinner: introduktion till Praat (kort demo)!
översikt!
3/12/12! Susanne Schötz, [email protected]! 5!
vad är akustik?!! studiet av ljud (ljudvågor)!! ung vetenskap!
! mikrofonen uppfanns 1877 (i USA av Emile Berliner, en tysk immigrant) !
3/12/12! Susanne Schötz, [email protected]! 6!
vad är akustisk fonetik?!! studiet av ljudvågor som uppstått i talapparaten!! analys av ljudvågor mha maskiner och datorer!
! viktigt även för signalbehandling och talteknologi!! handlar om att mäta, analysera och beskriva
språkljud objektivt på olika sätt:!! intensitet (SPL (sound pressure level), amplitud),
duration, grundtonsfrekvens, energins fördelning på olika frekvenser!
! länken mellan talproduktion (artikulatorisk fonetik) och talperception!
3/12/12! Susanne Schötz, [email protected]! 7!
vad är ljud?!! ljud är resultatet av små hastiga fluktuationer i
lufttrycket orsakade av någon slags rörelse: ljudvågor!! luftmolekyler som vibrerar: förtätningar och förtunningar
(som sprids i alla riktningar i lufthavet)!! ljudvågorna (vibrationerna) når trumhinnan, mellanörat,
innerörat, där de omvandlas till nervimpulser som leds upp till hjärnans hörselcentrum!
! kan registreras mha mikrofon + ”bandspelare” och spelas upp eller visas i olika diagram!
! inte alla vågor hörs! ultraljud: > 20 kHz, djur kan uppfatta ! ! ! !infraljud: < 20 Hz, pulserande tryck!
! url-tips: ! !!• http://www.ic.arizona.edu/~lsp/Phonetics/Acoustics/Acoustics.html!
3/12/12! Susanne Schötz, [email protected]! 8!
vad är ljud?!! enkel periodisk svängning
(sinusvåg, t ex av stämgaffels skänklar) !
(förtätningar, topparna)!
(förtunningar, dalarna))!
(bild: http://www.phon.ox.ac.uk/~jcoleman/intro2acoustics1.htm)!
1 period 1 period
vad är ljud?!! de allra flesta ljud är sammansatta svängningar!
! de består av flera enkla svängningar (= flera deltoner)!! deltonen med lägst frekvens kallas grundton,
alla andra deltoner kallas övertoner. !! alla tonande ljud består normalt av en grundton
och att antal övertoner!! tonande = periodiska svängningar = regelbunden i
tiden!! tal är kvasiperiodiskt, talapparaten är ett slags
blåsinstrument!3/12/12! Susanne Schötz, [email protected]! 9! 3/12/12! Susanne Schötz, [email protected]! 10!3/12/12! 10!
vad är ljud?!! de flesta periodiska ljud består av flera enkla
svängningar (= sammansatta periodiska svängningar) !
+! =(200 Hz)! (600 Hz)! (200 + 600 Hz)!
(bilder & ljud: http://www.asel.udel.edu/speech/tutorials/acoustics/time_domain.html)!
(1000 Hz)!+!
(200 + 600! + 1000 Hz)!
=
(1400 Hz)! (200 + 600 + !1000 + 1400 Hz)!
=+!
alla tonande ljud består !normalt av en grundton !(lägst frekvens)!+ ett antal övertoner !(alla andra deltoner)!
3/12/12! Susanne Schötz, [email protected]! 11!
vad är tal?!! sammansatta kvasiperiodiska svängningar (t ex vokaler)!
! operiodiskt brus (t ex tonlösa frikativor som /s/ och /f/)!
! transient operiodiskt brus (t ex tonlösa klusiler som /ptk/)!
Några akustisk- fonetiska termer!
! amplitud!! vågdiagram!! frekvens!! spektrogram!! resonans/filter!! akustisk finstruktur!! formanter!! spektrum!
3/12/12! Susanne Schötz, [email protected]! 12!
3/12/12! Susanne Schötz, [email protected]! 13!
amplitud!! den svängande kroppens avvikelse
från viloläget, svängningarnas storlek !! beror på den kraft varmed
svängningarna åstadkoms!! större kraft större svängningar
högre amplitud högre intensitet (vi hör ett) starkare ljud (hörstyrka)!
! ljudets intensitet, mäts i dB (Decibel)!! vi hör ca 0-120 dB
(normal talstyrka ≈ 65 dB, rop ≈ 85 dB) !
ampl (dB)!
30 dB!ampl (dB)!
100 dB!
3/12/12! Susanne Schötz, [email protected]! 14!
vågdiagram (oscillogram, tid-amplitud-diagram)!
s t eː n a r!
ampl.!
tid!
0!
• skilja ljudgrupper åt (klusiler, frikativor, vibranter, vokaler) mha duration & amplitud!• skilja tonande från tonlösa ljud!• men inte skilja enskilda ljud från varandra (t ex identifiera vilken vokal det är)
3/12/12! Susanne Schötz, [email protected]! 15!
frekvens (perioder/tidsenhet)!! beror på kroppens storlek och form
(större storlek, tjockare och/eller slappare form lägre frekvens låter mörkare)!
! perioder (cycles) per sekund, mäts i Hz (Hertz)!! ex. en kvinnas stämläppar svänger 200 ggr/
sekund!! 1:a deltonens (= grundtonens) svängning på
200 Hz!! övertoner på 400, 600, 800 Hz osv.!
! periodiska ljud: regelbundna svängningar i tiden på en eller flera frekvenser!
! operiodiska ljud: uppbyggda av en mängd oregelbundna svängningar i tiden på olika frekvenser (brus & pulser) !
ampl!
ampl!
2 perioder på 10 ms (0,01 s): 2/0,01 = 200Hz!
6 perioder på 10 ms (0,01 s): 6/0,01 = 600Hz
3/12/12! Susanne Schötz, [email protected]! 16!
spektrogram (frekvens-tid-amplitud, smalband & bredband)!
frek.!
amplitud = svärtningsgraden!! tid!
Skillnad mellan smal- och bredbandsspektrogram!
! Analysfönstrets längd (duration) påverkar analysens bandbredd!! Fönsterlängd på 30 ms =bandbredd på 43 Hz = smalbandsspektrogram!! Fönsterlängd på 5 ms = bandbredd på 260 Hz = bredbandsspekttrogram!
3/12/12! 17!Sinuston! 3/12/12! Susanne Schötz, [email protected]! 18!
smalbandsspektrogram (frekvens-tid-amplitud, mer noga i frekvens)!
s! t eː n a r! tid!
frek.!
• urskilja deltoners (inkl. grundtonens!) frekvens i tonande ljud!• skilja tonande från tonlösa ljud!• skilja starka från svaga deltoner
amplitud = svärtningsgraden!!
3/12/12! Susanne Schötz, [email protected]! 19!
bredbandsspektrogram (frekvens-tid-amplitud, mer noga i tid)!
s! t eː n a r! tid!
frek.!
• skilja ljudgrupper åt (klusiler, frikativor, vibranter, vokaler)!• skilja tonande från tonlösa ljud!• skilja enskilda ljud från varandra (t ex identifiera vilken vokal det är)
amplitud = svärtningsgraden!!
3/12/12! Susanne Schötz, [email protected]! 20!
s ! t e: n a r!tid!
frek.!
Att de olika ljuden har så olika mönster i ett spektrogram beror bl.a. på resonans (filter)!
! ljud uppstår i talapparaten när luftströmmar stöter på hinder!! när ljudvågorna vandrar fram genom luften i talapparatens håligheter
(munhåla, svalg etc) ändras de genom resonans (filtrering) !! resonans innebär att vissa frekvenser gynnas och andra missgynnas
- vilka frekvenser beror på resonatorns (hålighetens) form och storlek!! denna energifördelning på olika frekvenser visas i ett spektrogram!
3/12/12! Susanne Schötz, [email protected]! 21!
akustisk finstruktur!
! tre typer:!! lodrät strimmighet (stämbanden har vibrerat)!! oregelbunden finstruktur (brusljud)!! pulsenergi (klusilexplosion)!! (avsaknad av råmaterial, dvs tysta faser)!
! används för att bl a skilja mellan !! tonande och tonlösa ljud!! klusiler, frikativor, tremulanter!
s! t e: n a r!tid!
frek.!
3/12/12! Susanne Schötz, [email protected]! 22!
akustisk grövre struktur!! större mönster som ljudenergin bildar i spektrogram !
! formanter (förstärkta energiområden av begränsad frekvensbredd) och deras rörelser (transitioner): F1, F2, F3, F4…!
! många konsonantiska segment har mkt dämpade formanter, istället titta på frekvensutbredning, tyngdpunkt el nedre skarpa gräns!
! används för att skilja på ljud inom en grupp, t ex vokaler, frikativor osv!
1000 Hz
2000 Hz
3000 Hz
4000 Hz
Några fler typer av spektrogram!! Färg:! ! 3D:!
3/12/12! Susanne Schötz, [email protected]! 23!violin valthorn
klassiskt musikstycke
Spektrum (frekvens-amplitud-diagram)!
! Energins fördelning på olika frekvenser i ett enda ögonblick!
! ex: vokalen /e:/!! topparna = formanter!
3/12/12! Susanne Schötz, [email protected]! 24!
ampl.!
frek.!
3/12/12! Susanne Schötz, [email protected]! 25!
Repetition: formanter = av resonans förstärkta energiområden med begränsad frekvensbredd (grövre struktur i spektrogram)!! formanter ej alltid synonymt med förstärkta deltoner!
! både tonande och tonlösa ljud har formanter!! grundtonen påverkar ofta inte formanterna !
a! i!
sa! tja! sja!3/12/12! Susanne Schötz, [email protected]! 26!
Artefakter!! artefakt = fel i en analys eller ett diagram som beror på
yttre faktorer, t.ex. bakgrundsljud, för hög (eller låg) inspelningsnivå, fel i analysen (datorprogrammet) mm!
överstyrd inspelning! bakgrundsljud !(slag i bordet)!
Grupparbete: vågdiagram- och spektrogramanalys!! 2-4 i varje grupp (egen indelning)!! även ok att jobba på egen hand!! uppgiften (delas ut strax):
para ihop vågdiagram+spektrogram med rätt ljud!
! en timme på er (ta rast under tiden också)!! gemensam genomgång här om en timme!
3/12/12! Susanne Schötz, [email protected]! 27! 3/12/12! Susanne Schötz, [email protected]! 28!
Introduktion till Praat!
! genomgång av enkla funktioner!! självstudiematerial (handledning med steg-för-steg-instruktioner) finns att ladda ner:!www.humlab.lu.se/se/education/short-courses/praat!
3/12/12! Susanne Schötz, [email protected]! 29!
Självstudiematerialhttp://person2.sol.lu.se/SusanneSchotz/Teaching_files/PraatHandledning.pdf!
! handledning till akustisk analys av tal i Praat!! anpassad för Windows, men kan även användas för
Mac (kan se lite annorlunda ut)!! frågor till flera av övningarna!
! svara gärna på dessa om ni vill (eller spar dem till ett senare tillfälle)!
! facit finns (maila mig om ni vill ha)!! referenslitteratur:!
! Per Lindblad: Grundläggande akustisk fonetik (s. 1-10, köp hela kompendiet i SOL-receptionen)!
Humanistlaboratoriet!! Språk- och Litteraturcentrum + Nya Zoologen!! Används av hela HT-området (inkl. musvet!)!! Yttre labbet:!
! datorsalar, dialogbås, undervisning!! Inre labbet: !!
! avancerad utrustning: Eye tracking, EEG (ERP), VR, 3D-skanning, Digitalisering av audio/video, Ekofritt rum, Artikulograf, Motion tracking mm!
! Zoologen:!! LARM-studio, ateljé/verkstäder mm!
3/12/12! Susanne Schötz, [email protected]! 30!
Artikulografi!
3/12/12! Susanne Schötz, [email protected]! 31!
Ekofria rummet!
3/12/12! Susanne Schötz, [email protected]! 32!
