Akustik, WiSe1516,
Seminarplan und Übungsmaterial

!! Die Klausur (Modulprüfung P5) findet am Mo. 08.02.2016 um 10.00 c.t statt !!
(also am ersten Montag nach Semesterende)
Ort: Geschw.-Scholl-Pl. 1, Raum A 014
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 WiSe1415
    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
    Übung: Komplexe Wellenformen aus Überlagerung von einfachen Sinusschwingungen (Manipulation von Frequenz, Amplitude und Phase)

  • Anleitung

    3. SITZUNG
    (1) Faustregeln für dB-Berechnung

    (2) Zeitliche vs. spektrale Darstellung: Signale im Frequenzbereich

  • Folien 29-34 in Teil 1 des Skripts

    (3) Vom Zeit- zum Spektralbereich: Näheres zur Fourieranalyse:

    (a) Phils Erläuterungen (Grundlage für die Klausur):

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

    (b) Uwes Erläuterungen (näheres zur Mathematik):

  • Auszug aus den alten Kursunterlagen

    4. SITZUNG
    Übung: Bandpassfilter

  • Anleitung. Nur Übungen 1-5 (Übung 6 ev. später im Semester)

    WAV-Dateien fuer die Übungen:

  • Speech utterance
  • 100Hz Klang mit Obertönen
  • Weisses Rauschen
  • asa
  • asha

    Übungsaufgaben zum Skript Teil 1
  • Ohne Lösung
  • Mit Lösung

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

  • Ohne Lösung
  • Mit Lösung

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

  • Folien 1-17 in Teil 2 des Skripts

    Besprechung von Übungsaufgaben zum Skript Teil 1

    6. SITZUNG
    Resonanzen und Stehende Wellen

  • Folien 17-23 in Teil 2 des Skripts

    Weitere Besprechung ausgewählter Übungsaufgaben zum Skript Teil 1 + 2

    Weitere Links zum Thema "Stehende Wellen":
    Hier eine sehr nützliche Animation des Effekts, dass die Reflektion einer Druckstörung am Ende eines offenen Rohrs mit umgekehrtem Vorzeichen erfolgt (von J. Wolfe, University of New South Wales, Australia):

  • Animation

  • Video einer schwingenden Bruecke

    Quellcode (Matlab) der Demos zu "Faltung" und "Stehende Wellen":

  • Matlabfunktion, um den Begriff "Faltung" als einfache Glättung zu illustrieren
  • Matlabfunktion, um stehende Wellen zu illustrieren

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

  • Anleitung

    (2) Geschlechtsumwandlung mit Praat

  • Anleitung

  • Zip-datei mit Sounds für Übungen 1 und 2

    (3) Helium Speech
     Wenn man mit Google nach helium speech sucht, findet man oft stark irreführendes 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)):

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

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

  • Folien 24-33 in Teil 2 des Skripts

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

  • Übungsanleitung

    [Für Matlab-interssierte: Das Programm zur Manipulation von Areafunktionen ist hier verfügbar
    (Zip-Datei runterladen und alle m-files in einem neuen Verzeichnis speichern):

  • vt2fbws.m ]

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

  • Übungsanleitung 2

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

  • Folien 37-56 in Teil 2 des Skripts

    Ergänzende Lektüre zu den physikalischen Hintergründen der Perturbationstheorie: Interessante Veranschaulichung auf der Grundlage von Masse-Feder-Modellen

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

    Übungsaufgaben zum Skript Teil 2
  • Ohne Lösung
  • Mit Lösung

    Weitere Übungsaufgaben (Angelika Berwein): Wellenlänge, Frequenz, Stehende Wellen, Resonanzen im Vokaltrakt, Fourieranalyse

  • Ohne Lösung
  • Mit Lösung

    11. SITZUNG
    (1) Bandbreite
    Relevant für Nasale (in der nächsten Sitzung) sowie allgemein bei Formantmessungen (s.u.).
    Hintergrundinformation: Folien zum Zusammenhang zwischen der Dämpfung einer Schwingung und der Resonanzbandbreite (mit weiteren Erläuterungen aus Johnson, Kapitel 8):
  • PDF

    (2) Formantmessungen

  • Anleitung zur Übung
    Wir werden in der Stunde nicht die gesamte Übung durchführen.
    Hauptziel: Worauf muss man grundsätzlich bei Formantmessungen (mit Praat oder anderen Programmen) achten?
    Auf diesem Hintergrund:
    Hausaufgabe für die Feiertage
    Nehmen Sie sich selber auf, indem Sie ein möglichst neutrales Schwa sprechen
    Messen Sie F2 im Schwa (in etwa in der Mitte des Vokals)
    Berechnen Sie auf dieser Grundlage Ihre Vokaltraktlänge
    Ermitteln Sie auch mit Praat die Grundfrequenz (F0)in Ihrem Schwa
    (ggf. Pitch-Menu benutzen, um die Grundfrequenz sichtbar zu machen, und um sicherzustellen, dass die Pitch Settings in einem sinnvollen Bereich für Ihre Stimme liegen)
    Schicken Sie mir die Ergebnisse: F2, Vokaltraktlänge, F0.

    12. SITZUNG
    (1) Nasale

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

    (2) Formanten bei Vokalen

  • Teil 3 des Skripts

    (3) Besprechung ausgewählter Übungen aus den Übungsaufgaben zum Skript Teil 2 (s.o.)

    13. SITZUNG
    Übung, Frikative

  • Anleitung
  • Praat script für die Übung, um Intensity, Centre of Gravity, Dispersion anzuzeigen
  • Wav-dateien für die Übung
  • Ergebnisse der Übung (PDF)
  • Übung aus dem alten Magisterkurs "Akustik für fortgeschrittene" mit weiteren spektralen Merkmalen für Frikative. s. vor allem "4. Background to spectral moments" (nicht erforderlich für Klausur)

    14. SITZUNG
    (1) Frikative: Zusammenfassung (2) Klausurvorbesprechung

  • Frikative: Folien 12-16 in Teil 3 des Skripts
    Hier noch zwei Videos zu den Tücken 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 wäre, diesen durch einen labiodentalen als durch einen alveolaren Frikativ zu ersetzen.
  • "Mayday, we are sinking"
  • Loriot und Evelyn Hamann: "Die Inhaltsangabe"