Teilthema: Sprache

 

Einführende Informationen

Menschliche Sprache entsteht durch ein kompliziertes Zusammenspiel von Muskeln, Bändern und Knorpeln im Kehlkopf und im Mund- und Rachenraum. Weltweit sind viele Wissenschaftler damit beschäftigt, die hier zu Grunde liegenden Mechanismen zu erforschen, denn wenn zukünftige Computer auf Sprache reagieren und dem Benutzer sprachliche Informationen geben sollen oder wenn man automatische Übersetzungen von einer Sprache in eine andere verwirklichen will, muss man wissen, wie Laute gebildet werden.

Wir beschränken uns hier auf die Bildung von Vokalen und betrachten auch nur die sogenannte Formantsynthese. Die Abb. IX,76 in Quelle 1 (aus Bergmann-Schaefer, Lehrbuch der Experimentalphysik, Bd. 1, Berlin 1974, S. 557) zeigt, dass es zu jedem Vokal zusammenhängende Bereiche von Partialtönen gibt, die charakteristisch für eben diesen Vokal sind. Solche Bereiche von Partialtönen heißen Formanten. Beispielsweise besitzt der Vokal u Formanten ca. bei f1=400 Hz, f2=1400 Hz und f3 = 2500 Hz.

In erster Näherung betrachtet man jetzt nur die ersten beiden Formanten. Der besseren Übersicht halber trägt man sie gegeneinander auf (also f1 auf der x-, f2 auf der y-Achse) und erhält Diagramme wie in Quelle 2 (aus: Meyer-Eppler, Grundlagen und Anwendungen der Informationstheorie, Berlin 1959, S. 297). Die Abbildung zeigt, dass eine Synthese von Vokalen möglich sein müsste, wenn man passende Formanten erzeugt. Dies sollen Sie mit CoolEdit versuchen.

 

Aufgaben

  1. Informieren Sie sich mit Hilfe von Quelle 1 darüber, wie im Kehlkopf und im Mund- und Rachenraum Laute gebildet werden.
  2. Nehmen Sie mit CoolEdit verschiedene Vokale auf und analysieren Sie das Frequenzspektrum.
  3. Die Datei grund.mp3 enthält ein ausgeglichenes Klangspektrum: Im Bereich bis ca. 6000 Hz sind alle Frequenzen mit annähernd gleicher Amplitude vertreten. Mit den Filterfunktionen von CoolEdit (Transform -> Filters -> FFT-Filter) können Sie in diese Datei Formanten "hineinschneiden". Versuchen Sie, auf diese Weise Ihre Vokale aus Aufgabe 1 nachzuahmen.
  4. Der Link http://www.informatik.uni-rostock.de/~piet/formantsyn.html ermöglicht einen Überblick über den Stand der Forschung im Bereich "Formantsynthese". Viele weitere Quellen, bei denen man sich z.B. Sätze, die man eingibt, in Sprache umwandeln lassen kann, findet man, wenn man als Stichwort "Sprachsynthese" eingibt. Sammeln Sie solche Beispiele und demonstrieren Sie diese Ihren Mitschülern!