The Fourier and Wavelet Transforms in Speech Processing: The Case of Harmonicity

The Fourier and Wavelet Transforms in Speech Processing: The Case of Harmonicity This paper compares two methods of signal analysis – the Fourier transform as the most commonly used method in speech processing and the wavelet transform as a rather new approach to signal analysis. The potential of the wavelet transform in speech processing has not been fully explored yet. We have attempted to confront both methods on the example of the harmonicity measure (HNR). The Praat environment, which utilizes the Fourier transform, was used to provide reference values of HNR. For the MATLAB environment we proposed a method of HNR estimation which makes use of the wavelet transform. It was expected that the proposed approach would yield similar results as the established HNR estimation in Praat. This hypothesis has not been confirmed, as shown by the results from the HNR measurement in MATLAB which do not reflect the aperiodicity of the speech signal caused by F0 perturbations. Fourierova a vlnková transformace v procesu řeči: případ harmonicity Tento příspěvek se věnuje problematice analýzy řečového signálu, konkrétně Fourierově a vlnkové transformaci. Nejčastějším a nejrozšířenějším způsobem pro získání frekvenční reprezentace signálu je ve fonetickém výzkumu Fourierova transformace. Ta má však i své nevýhody, přičemž tou hlavni je nepřímý vztah mezi časovým a frekvenčním rozlišením. V porovnání s Fourierovou transformací představuje vlnková transformace poměrně novou a pro účely fonetického výzkumu neprozkoumanou metodu, která, jak se zda, umožňuje přirozenější rozklad signálu než klasická transformace Fourierova. Cílem tohoto příspěvku bylo srovnání obou metod analýzy signálu na přikladu harmoničtí, poměru harmonických a šumových složek signálu v decibelech. Pro srovnaní jsme jako referenční hodnoty použili hodnoty harmoničtí naměřené v programu Praat, volně šiřitelném programu k akustické analýze a zpracovaní zvuku, který ke zjištěni periodicity signálu využívá metodu autokorelace. V prostředí MATLAB jsme poté navrhli metodu měřeni harmoničtí, která využívá k rozkladu signálu vlnkovou paketovou analýzu (anglicky wavellet packet analysis). Srovnaným hodnot harmoničtí získaných pomoci obou metod jsme dospěli k závěru, že námi navržena metoda v prostředí MATLAB nezohledňuje perturbace F0, které do signálu také zanášejí šum, a tudíž se nepotvrdila naše hypotéza, že výsledky obou metod budou vykazovat korelaci.