Akustik, WiSe1213,
Seminarplan und Uebungsmaterial

!! Die Klausur (fuer MA und BA) findet am Do. 7.2.2013 um 14.00 c.t statt !!
(d.h. in der letzten Kursstunde des Seminars Perzeption)
Ort: Schellingstr. 3, Hörsaal S 006
Literatur
Johnson, K. (1997) Acoustic and auditory phonetics, Blackwell (Signatur in der Institutsbibliothek: II Joh 8,1)
Harrington, Jonathan; Cassidy, Steve (1999) Techniques in Speech Acoustics. Kluwer Academic Publishers: Dordrecht, Boston, London (Signatur: V Har 31,1)
  • Link zu den Kursunterlagen vom WiSe1112
    1. SITZUNG
    Akustische Grundlagen, Signale im Zeitbereich
    Einzelthemen: Schall, Schwingung, Zeitsignal, Schalldruck, Schallschnelle, Sinoidalschwingung, Schallarten, Periodische Signale
  • Folien 1-28 in Teil 1 des Skripts

    2. SITZUNG
    Uebung: Komplexe Wellenformen aus Ueberlagerung von einfachen Sinusschwingungen (Manipulation von Frequenz, Amplitude und Phase)

  • Anleitung
  • (nur fuer Matlab-Interessierte: Die Funktion supersine.m)

    3. SITZUNG
    Zeitliche vs. spektrale Darstellung (Signale im Frequenzbereich)

  • Folien 29-34 in Teil 1 des Skripts

    Vom Zeit- zum Spektralbereich: Naeheres zur Fourieranalyse:
    (1) Phils Erlaueterungen (Grundlage fuer die Klausur)

  • A practical introduction to Fourier analysis of speech signals. Part I: Background

    (2) Uwes Erlaueterungen (naeheres zur Mathematik)

  • (Auszug aus den alten Kursunterlagen)

    Uebungsaufgaben zum Skript Teil 1
  • Ohne Loesung
  • Mit Loesung

    Weitere Uebungsaufgaben von Angelika Berwein (Tutorin WiSe0809) zum Skript Teil 1, Folien 1-33 (Signale im Zeit- und Frequenzbereich):

  • Ohne Loesung
  • Mit Loesung

    4. SITZUNG
    Uebung: Bandpassfilter

  • Anleitung. Nur Uebungen 1-5 (Uebung 6 ev. spaeter im Semester)

    WAV-Dateien fuer die Uebungen:

  • Speech utterance
  • 100Hz Klang mit Obertoenen
  • Weisses Rauschen

    5. SITZUNG
    Quelle-Filter-Theorie
    (mathematische Verknuepfung von Quelle und Filter; Arten der Rohschallerzeugung; Resonanzen und Stehende Wellen)

  • Folien 1-20 in Teil 2 des Skripts

  • Matlabfunktion, um den Begriff "Faltung" als einfache Glaettung zu illustrieren
  • Matlabfunktion, um stehende Wellen zu illustrieren
    Hier eine sehr nuetzliche Animation des Effekts, dass die Reflektion einer Druckstoerung am Ende eines offenen Rohrs mit umgekehrtem Vorzeichen erfolgt (von J. Wolfe, University of New South Wales, Australia):
  • Animation

  • Video einer schwingenden Bruecke

    6. SITZUNG
    Uebungen zum Quelle-Filter-Konzept:
    (1) "Hybrid Speakers" (Verbindung von Quelle von Sprecher 1 mit Filter von Sprecher 2)

  • Anleitung

    (2) Geschlechtsumwandlung mit Praat

  • Anleitung

    (3) Helium Speech
    Wenn man mit Google nach helium speech sucht, findet man oft stark irrefuehrendes Material, vor allem was die saubere Trennung von Quelle und Filter betrifft.
    Folgender Link ist aber absolut empfehlenswert (von J. Wolfe, UNSW, Australia (wie die Animation oben zur Reflektion von Schallwellen)):

  • Erlaueterungen und Beispiele zu Helium Speech
    Bestaetigt durch unsere eigenen Selbstversuche: In Helium Formantfrequenzen ca. 30% hoeher (d.h groesserer Unterschied als typischerweise zwischen Maennern und Frauen), aber praktisch kein Unterschied in der Grundfrequenz.
  • Beispiele: Drei Sprecher mit/ohne Helium (ZIP-datei zum Runterladen)

    7. SITZUNG
    Fortsetzung Resonanzen und stehende Wellen; Rohr-Modelle des Vokaltrakts; Nomogramme

  • Folien 21-35 in Teil 2 des Skripts

    Erste Uebung zu Rohr-Modellen: Reproduktion von Johnson Fig. 5.2 (s. Johnson Kapitel 5 "Vowels")

  • Uebungsanleitung
    Das Matlab-Programm zur Manipulation von Areafunktionen ist hier verfuegbar
    (Zip-Datei runterladen und alle m-files in einem neuen Verzeichnis speichern):
  • vt2fbws.m

    8. SITZUNG
    Uebung: Tube Models (2). Reproduktion von Johnson Fig. 5.4 und Harrington/Cassidy Fig. 3.11

  • Uebungsanleitung 2

    9. SITZUNG
    "Formant-cavity affiliations"; Perturbationstheorie (Formantverschieber); inverses Problem

  • Folien 37-56 in Teil 2 des Skripts

    Ergaenzende Lektuere zu den physikalischen Hintergruenden der Perturbationstheorie: Interessante Veranschaulichung auf der Grundlage von Masse-Feder-Modellen

  • Khalil Iskarous, "An intuitive approach to articulatory-acoustic relations" (PDF)

    Uebungsaufgaben zum Skript Teil 2
  • Ohne Loesung
  • Mit Loesung

    Weitere Uebungsaufgaben (Angelika Berwein): Wellenlaenge, Frequenz, Stehende Wellen, Resonanzen im Vokaltrakt, Fourieranalyse

  • Ohne Loesung
  • Mit Loesung

    10. SITZUNG
    (1) Besprechung ausgewaehlter Uebungen aus den Uebungsaufgaben zum Skript Teil 2 (s.o.)

    (2) Durchfuehrung von Audioaufnahmen
    Folgende einfache Vokaluebergaenge (moeglichst von allen Teilnehmern):
    schwa-i, schwa-a, schwa-u, schwa-y, i-y
    Wir werden diese Aufnahmen verwenden, um in der ersten Stunde nach Weihnachten Messungen von Formanten in Praat zu ueben.
    Hier ein schwa-i Uebergang als Beispiel (bitte die Dateien entsprechend benennen, mit Name oder Initialen am Anfang):

  • Wav-Beispiel: phil_schwa_i.wav
    Hier finden Sie die Dateien, die Sie aufgenommen haben:
  • Wav-Dateien der Seminarteilnehmer wise1213

    Hausaufgabe fuer die Feiertage:
    (1)
    Benutzen Sie die Schwa-Vokale aus den bei dieser Sitzung durchgefuehrten Aufnahmen, um die Laenge Ihres eigenen Vokaltrakts zu schaetzen (nuetzliche Hinweise ev. in den Uebungsaufgaben oben von Angelika Berwein).
    (2)
    Ermitteln Sie auch grob Ihre typische Grundfrequenz 11. SITZUNG
    (1) Bandbreite von Formanten; (2) Uebung: Formantmessungen

    (1) Bandbreite
    Das Thema 'Bandbreite' wird auch in der naechsten Sitzung in Verbindung mit Nasalen eine Rolle spielen.
    Hier Folien zum Zusammenhang zwischen der Daempfung einer Schwingung und der Resonanzbandbreite (mit weiteren Erlaueterungen aus Johnson, Kapitel 8):

  • .PDF

    (2) Formantmessung

  • Anleitung
  • Praat script fuer die Uebung, um Formanten und Bandbreiten anzuzeigen
  • Wav-dateien fuer die Uebung

    12. SITZUNG
    (1) Besprechung der Formantmessungen der letzten Sitzung; (2) Nasale Konsonanten
    (1) Formantmessungen; weitere Hinweise

  • Folien 3-10 in Teil 3 des Skripts

    (2) Nasale

  • Handout zu nasalen Konsonanten
    Sounds hierzu:
  • schwa - uvular nasal - schwa
  • schwa - bilabial nasal - schwa

    13. SITZUNG
    Uebung, Frikative

  • Anleitung
  • Praat script fuer die Uebung, um Intensity, Centre of Gravity, Dispersion anzuzeigen
  • Wav-dateien fuer die Uebung
  • Ergebnisse der Uebung (PDF)
  • Alte Uebung fuer fortgeschrittenen Kurs mit weiteren spektralen Merkmalen fuer Frikative. s. vor allem "4. Background to spectral moments" (nicht erforderlich fuer Klausur)

    14. SITZUNG
    Frikative; Zusammenfassung:

  • Folien 12-16 in Teil 3 des Skripts
    Hier noch zwei Videos zu den Tuecken des dentalen Frikativs im Englischen.
    Aus den Ergebnissen der akustischen Auswertung geht hervor, dass es im Notfall (d.h. wenn man Probleme mit dem dentalen Frikativ hat) besser waere, diesen durch einen labiodentalen als durch einen alveolaren Frikativ zu ersetzen.
  • "Mayday, we are sinking"
  • Loriot und Evelyn Hamann: "Die Inhaltsangabe"