Wie bereits in 2.1.2 erwähnt wurde, resultiert die Grundfrequenz (fo) aus dem Kehrwert der Zeitspanne (1/glottaler Zyklus) zwischen zwei Öffnungen der Stimmlippen. Wird zum Beispiel ein glottaler Zyklus von 10 ms gemessen, so beträgt die Grundfrequenz für diesen Abschnitt
1/0,01s = 100Hz
Allerdings ist es nicht möglich und ebenso wenig vorteilhaft, bei jedem Menschen, dessen Sprachsignal untersucht werden soll, das Öffnen und Schließen der Glottis mittels Laryngographen¹ aufzuzeichnen. Daher wurden Methoden entwickelt, die alle noch nicht zu 100% fehlerfrei sind, mit denen die Grundfrequenz automatisch aus dem Sprachsignal entnommen werden kann.
Auschnitt des ersten A aus dem Logatom aba
Abb.4: Auschnitt des ersten "A" aus dem Logatom² "aba". Die gestrichelten Linien markieren den Anfang und das Ende eines glottalen Zyklus.
Zur Ermittlung der Grundfrequenz: Die Maxima eines Sprachsignals stellen immer eine vollständige Schließung der Glottis und somit Anfang beziehungsweise Ende eines glottalen Zyklus dar. In Abb.4 wird die Grundfrequenz an Hand des Auschnitts "A" aus dem Logatom² "aba" grafisch dargestellt.
In der Signalverarbeitung ist die Definiton der Grundfrequenz als Kehrwert der Grundperiode allerdings nur indirekt hilfreich, da hier ein Wert für einen bestimmten Zeitraum benötigt wird. Daher werden für die automatische Grundfrequenzbestimmung sogenannte Kurzzeitanalyse-Verfahren [Nöth91, S. 94] angewendet.
Diese zeichnen sich dadurch aus, dass das Sprachsignal in kleine Einheiten unterteilt wird, für deren Bereich jeweils eine durchschnittliche Grundfrequenz ermittelt wird. Diese Abschnitte müssen mindestens 40 ms lang sein, so dass sie auch bei tiefen Stimmen zwei vollständige Perioden enthalten. Diese Zahl kommt dadurch zu Stande, dass eine sehr tiefe Männerstimme mit ca. 50 Hz schwingt. Sehr hohe Frauenstimmen oder Kinderstimmen liegen bei ca. 550 Hz. Da eine Periode bei 50 Hz 20 ms Periodendauer entspricht, muss die Länge eines Abschnitts bei 2·20 ms = 40 ms liegen, um zu gewährleisten, dass auch zwei Perioden zu je 50 Hz vorhanden sind.
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¹Mit Hilfe von zwei Elektroden, die auf dem Hals platziert werden, können die Stimmlippenschwingungen aufgezeichnet und untersucht werden. [Wikipedia Laryngograph]
²"...einsilbiges, aus Sprachlauten zusammengesetztes Kunstwort zur Messung der Silbenverständlichkeit..." [Wikipedia Logatom]
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