Cíle předmětu a požadavky na ukončení Řečová komunikace Fyzikální akustika Fyziologická akustika
SIN04: Řečová interakce a sociální sítě
Luděk Bártek
Fakulta Informatiky Masarykova Univerzita
podzim 2014
Luděk Bártek SIN04: Řečová interakce a sociáli
ií sítě
Cíle předmětu a požadavky na	uka	řičení
Řečová kor	nun	ikace
Fyzikální	aki	i štika
Fyziologická	aki	i štika
Q| Cíle předmětu a požadavky na ukončení Q Řečová komunikace Q| Fyzikální akustika Q Fyziologická akustika
Luděk Bártek SIN04: Řečová interakce a sociáli
ií sítě
Cíle předmětu a požadavky na ukončení Řečová komunikace Fyzikální akustika Fyziologická akustika		
Cíle předmětu SIN04 - Řea	Dva interakce a sociální sítě	
• Teorie řečové komunikace a dialogových systémů.
• Možnosti dialogové komunikace:
• člověk - člověk
• člověk - počítač
• Pojem sociální sítě.
• Využití dialogové komunikace v oblasti sociálních sítí.
• Využití sociálních sítí pro výzkum v oblasti dialogové komunikace.
Luděk Bártek SIN04: Řečová interakce a sociáli
ií sítě
Cíle předmětu a požadavky na ukončení Řečová komunikace Fyzikální akustika Fyziologická akustika
• Teoretické semináře na příslušná témata:
• počítačové zpracování zvuku (řeči)
• řečová komunikace
• dialogová komunikace
• sociální sítě
• Vypracování samostatného/týmového projektu.
• tým - 2-4 studenti
Luděk Bártek SIN04: Řečová interakce a sociáli
ií sítě
Cíle předmětu a požadavky na ukončení Řečová komunikace Fyzikální akustika Fyziologická akustika
Požadavky na ukončení
• Aktivní účast na seminářích
• zapojení se do diskuzí na probíraná témata
• vypracování krátké přednášky na dané téma.
• Obhájení projektu - během zkouškového období:
• prezentace dosažených výsledků.
• použité technologie a postupy.
• odevzdání příslušné aplikace - odevzdávárna v ISu.
Luděk Bártek SIN04: Řečová interakce a sociáli
ií sítě
Cíle předmětu a požadavky na ukončení Řečová komunikace Fyzikální akustika Fyziologická akustika
• Přehled a porovnání volně dostupných nástrojů pro zpracování zvuku (ve frekvenční/časové oblasti).
• Přehled a porovnání volně dostupných syntetizérů řeči (konkatenativní/frekvenční syntéza).
• Přehled a porovnání volně dostupných aplikací pro rozpoznávání izolovaných slov.
• Přehled a porovnání volně dostupných aplikací pro rozpoznávání souvislých promluv.
• Dostupné platformy pro tvorbu dialogových systémů a jejich porovnání.
• Používané sociální sítě, jejich zaměření a možnosti.
• Více viz témata v balíku prezentace v ISu.
Luděk Bártek SIN04: Řečová interakce a sociáli
ií sítě
Cíle předmětu a požadavky na	uka	řičení
Řečová kor	nun	ikace
Fyzikální	akt	i štika
Fyziologická	akt	i štika
• Akustický signál a gesta sloužící ke komunikaci.
• Obsahuje definované vzory (slova), která jsou dána jazykem.
• Velmi rozvinutý u člověka.
• Příznaky schopnosti tvorby artikulované řeči již u Australopitéka ( -3 milióny let).
• Slouží ke sdělování myšlenek, pocitů, emocí, ...
• Určité formy akustické komunikace (řeči) lze pozorovat i u dalších vyšších živočichů:
• způsob zajištění kooperace při získávání obživy (delfín, vlk, ...)
• vábení partnera (jelen, ...)
• vyjádření emočních stavů (pes, opice, ...).
• ...
Luděk Bártek SIN04: Řečová interakce a sociáli
ií sítě
Cíle předmětu a požadavky na	uka	řičení
Řečová kor	nun	ikace
Fyzikální	aki	i štika
Fyziologická	aki	i štika
• fyzika - akustika
• biologie - medicína (fyziologie, fyziologická akustika)
• jazykověda
Luděk Bártek SIN04: Řečová interakce a sociáli
ií sítě
Cíle předmětu a požadavky na ukončení Řečová komunikace Fyzikální akustika Fyziologická akustika		
Řeč z pohledu jazykověd	ného	
• Studium různých vrstev řečového projevu:
• pragmatika - skutečný význam sdělení; bývá ovlivněna:
• prostředím
• emocemi
• kontextem
• ...
• sémantika
• vztah částí promluvy k reálným objektům
• umožňuje odvodit význam promluvy
• syntaxe
• vztahy mezi slovy v promluvě
• dána gramatikou (formální zápis syntaxe jazyka)
• odpovídá použitému jazyku.
Luděk Bártek SIN04: Řečová interakce a sociáli
ií sítě
Cíle předmětu a požadavky na ukončení Řečová komunikace Fyzikální akustika Fyziologická akustika	
	unikace
• Řeč a řečová komunikace slouží ke sdělování:
• myšlenek
• pocitů
• dojmů
• ...
• Umožňuje nám navazování vztahů - známostí/kontaktů.
• Vztahy lze navazovat:
• mluvenou řečí
• psaným projevem.
• dopis
• e-mail
• sociální sítě
• ...
Luděk Bártek SIN04: Řečová interakce a sociáli
ií sítě
Cíle předmětu a požadavky na ukončení Řečová komunikace Fyzikální akustika Fyziologická akustika
ičové komunikace
O Uvědomění si sdělované informace.
O Vytvoření promluvy.
O Vlastní promluva.
O Rozpoznání částí promluvy.
O Pochopení smyslu promluvy:
O sémantická analýza
0 pragmatická analýza.
Luděk Bártek SIN04: Řečová interakce a sociáli
ií sítě
Cíle předmětu a požadavky na ukončení Řečová komunikace Fyzikální akustika Fyziologická akustika
ivání řeči - historie
• -3 milióny let - Australopitekus - schopnost artikulované řeči
• starověk - mluvící sochy
• 1779 - Kratzenstein - systém rezonátorů pro napodobení samohlásek a, e, i, o, u.
• 1791 - Wolfgang von Kempelen - mechanický mluvící stroj
• 1835 - zrekonstruován a upraven Wheatstonem - přidána pružná " ústní dutina".
Luděk Bártek SIN04: Řečová interakce a sociáli
ií sítě
Cíle předmětu a požadavky na ukončení Řečová komunikace Fyzikální akustika Fyziologická akustika	
Zpracování a napodobování! Dokončení	reči - historie
• 1937 - R. R. Riesz - mechanický mluvící stroj napodobující lidské řečové ústrojí.
• 1939 - H. Dudley - VODER (elektromechanický řečový syntetizér), VOCODER (elektrické zařízení pro kódování a přenos řeči).
• 50. léta 20. století - syntéza ve frekvenční oblasti, později syntéza v časové oblasti.
• cca 1970 - nástup počítačového zpracování řeči.
Luděk Bártek SIN04: Řečová interakce a sociální sítě
Luděk Bártek SIN04: Řečová interakce a sociální sítě
Cíle předmětu a požadavky na ukončení Řečová komunikace Fyzikální akustika Fyziologická akustika
Luděk Bártek SIN04: Řečová interakce a sociáli
ií sítě
Cíle předmětu a požadavky na ukončení Řečová komunikace Fyzikální akustika Fyziologická akustika
• 19. století porozumění principů tvorby a zpracování řeči (rezonanční teorie, základy fonetiky):
• J. B. Fourier - Fourierova věta
• principy spektrální analýzy zvuku
• H. Helmholtz
• fyziologie vnímání hudby
• Helmholtzů rezonátor
• J.R. Ewald - fyziologie sluchu a rovnovážného ústrojí.
Luděk Bártek SIN04: Řečová interakce a sociáli
ií sítě
Cíle předmětu a požadavky na ukončení Řečová komunikace Fyzikální akustika Fyziologická akustika	
Fyzikální akustika - základní	pojmy
• Jednoduchý tón - tón o pevně dané frekvenci
0 1 2 3 4 5 6
Luděk Bártek SIN04: Řečová interakce a sociáli
ií sítě
Cíle předmětu a požadavky na ukončení Řečová komunikace Fyzikální akustika Fyziologická akustika	
Fyzikální akustika - základní	pojmy
• Složený tón - vznikne složením několika základních tónů.
0 1 2 3 4 5 6
Luděk Bártek SIN04: Řečová interakce a sociáli
ií sítě
Cíle předmětu a požadavky na ukončení Řečová komunikace Fyzikální akustika Fyziologická akustika
Fyzikální akustika - základní pojmy
• Složený akustický signál:
• základní frekvence (Fo) - základní hlasivkový tón
• formanty (Fi, F2, ...) - vznikají rezonancí v dutinách řečového ústrojí (nosohltanová, ústní, nosní, ...)
• šumy - např. základ sykavek
• Harmonické vlnění
• perioda - nej kratší čas mezi průchody jedním bodem
• frekvence - počet opakování jevu za jednotku času (1 s)
• amplituda - maximální výchylka.
Luděk Bártek SIN04: Řečová interakce a sociáli
ií sítě
Cíle předmětu a požadavky na ukončení Řečová komunikace Fyzikální akustika Fyziologická akustika
Fyzikální akustika - základní pojmy
• Vynucené vlnění - vlnění vyvolané působením vnější (periodické) síly
• Rezonance:
o fyzikální jev, kdy i relativně malá síla dokáže vyvolat vlnění s velkou amplitudou
• dochází k němu působením periodické vnější síly, jejíž frekvence se shoduje s frekvencí a fází kmitání předmětu, na který působíme.
• Příklady využití rezonance:
• ověření naladění nástroje
• strunné nástroje
• lidský sluch
• tvorba řeči.
Luděk Bártek SIN04: Řečová interakce a sociáli
ií sítě
Cíle předmětu a požadavky na ukončení Řečová komunikace Fyzikální akustika Fyziologická akustika
• Akustický tlak prostřed í
síla působící na element plochy v akustickém
pro sinusovou vlnu platí p — posin(uit)
• po - maximální hodnota akustického tlaku
• oj - úhlová rychlost
• ř- cas
Luděk Bártek SIN04: Řečová interakce a sociáli
ií sítě
Cíle předmětu a požadavky na ukončení Řečová komunikace Fyzikální akustika Fyziologická akustika
Akustická intenzita
• Vyjadřuje množství akustické energie, které projde jednotkovou plochou za jednotku času.
£
/ =
S-t
• S - plocha
• E - akustická energie
• t - čas
Je přímo úměrná druhé mocnině akustického tlaku Rozsah - dán poměrem druhých mocnin maximální (/i) a minimální (Iq) intenzity, kdy jsme schopni vnímat tón o frekvenci 1kHz. Orientační hodnoty:
a Práh citlivosti - p0 = 2 ■ 1(T5 Pa
• Práh bolesti - pi = 102 Pa
• Rozsah - 2,5 ■ 1013 Pa
Luděk Bártek SIN04: Řečová interakce a sociáli
ií sítě
Cíle předmětu a požadavky na	uko	nčení
Řečová kor	nun	ikace
Fyzikální	akL	i štika
Fyziologická	aki	i štika
• Weber-Fechnerův psychofyzikalní zákon
• Člověkem subjektivně vnímaná hlasitost roste při geometrickém nárůstu intenzity přibližně lineárně.
• Stanovení hladiny intenzity zvuku
L — 10 ■ log(ý) 'o
• Jednotka - 1 bel (originál bell) [B]
• Pro praktické použití příliš hrubá - používá se decibel [dB] -člověk je schopen vnímat zvuky do hlasitosti cca 13B (130 dB), potom dochází k nevratnému poškození sluchu.
Luděk Bártek SIN04: Řečová interakce a sociáli
ií sítě
Cíle předmětu a požadavky na ukončení Řečová komunikace Fyzikální akustika Fyziologická akustika
Orientační hodnoty intenzity zvuku
• šepot - 10 - 20 dB
• tlumený hovor - 35 - 45 dB
• hovor střední hlasitosti - 50 - 55 dB
• symfonický orchestr - 70 - 90 dB
• rocková hudba 110 - 130 dB
• proudový motor - 140 d B
• subjektivní vnímání závisí na frekvenci
Luděk Bártek SIN04: Řečová interakce a sociáli
ií sítě
Cíle předmětu a požadavky na ukončení Řečová komunikace Fyzikální akustika Fyziologická akustika
cké akustiky
• Zabývá se:
• tvorbou řeči
• vnímáním řeči.
• Využívá Helmholtzovu rezonanční teorii.
• Herman von Helmholtz (19. st.)
• německý matematiky, fyzik, lékař, ...
• Řečové ústrojí - vznik formantů.
• Sluch - vnímání jednotlivých frekvencí
o Helmholtzův rezonátor - přivedením vzduchu do dutiny rezonátoru vznikne přetlak, který je následně vyrovnán vypuzením části vzduchu z dutiny, čímž vznikne podtlak.
Luděk Bártek SIN04: Řečová interakce a sociáli
ií sítě
Cíle předmětu a požadavky na ukončení Řečová komunikace Fyzikální akustika Fyziologická akustika		
Helmholtzův rezo	nátor	
Luděk Bártek SIN04: Řečová interakce a sociáli
ií sítě
Cíle předmětu a požadavky na ukončení Řečová komunikace Fyzikální akustika Fyziologická akustika
Mechanizmus tvorby řeči
• Samohlásky a znělé souhlásky:
• Vznikají pomocí hlasového ústrojí (hlasivek) - umístěno v hrtanu.
• Hlasivky vytvoří úzkou hlasovou štěrbinu a jsou rozechvívány proudem vzduchu z/do plic.
a Frekvence kmitání určuje základní hlasivkový tón, který je dále modifikováván v rezonančních dutinách, kde se k němu přidávají vyšší harmonické frekvence.
• Neznělé souhlásky:
a Vznikají vkládáním překážek vydechovanému vzduchu: a zuby a rty a jazyk a ...
a Na tvorbě se nepodílí hlasivky!
Luděk Bártek SIN04: Řečová interakce a sociální sítě
Cíle předmětu a požadavky na	uko	nčení
Řečová kor	nun	kace
Fyzikální	aki	štika
Fyziologická	akL	štika
cartilage
Luděk Bártek SIN04: Řečová interakce a sociáli
ií sítě
Cíle předmětu a požadavky na ukončení Řečová komunikace Fyzikální akustika Fyziologická akustika
Mechanismus vnímání řeči
• Zvuk vnímáme sluchovým ústrojím.
• Sluchové ústrojí:
O Vnější ucho - boltec a sluchovod - slouží k soustředění, zesílení
a vedení zvukových vln ke střednímu uchu. Q Střední ucho:
• mechanickou cestou přenáší zvukovou energii do vnitřního ucha
a obsahuje mechanizmy pro vyrovnání tlaku mezi sluchovým orgánem a vnějším prostředím.
O Vnitřní ucho - převádí zvukovou energii na vzruchy, které jsou vedeny dále do mozku, kde jsou zpracovány.
Luděk Bártek SIN04: Řečová interakce a sociáli
ií sítě
Cíle předmětu a požadavky na ukončení Řečová komunikace Fyzikální akustika Fyziologická akustika	
Schéma lidského sluchového ústrojí	
Luděk Bártek SIN04: Řečová interakce a sociáli
ií sítě
• Ušní boltec - soustřeďuje zvukové vlny do sluchovodu
• Sluchovod - přenáší zachycenou zvukovou energii k bubínku.
• Bubínek
• tenká blána na konci zvukovodu (na pomezí vnějšího a středního ucha)
• zesiluje a přenáší zvukovou energii na kůstky středního ucha.
Luděk Bártek SIN04: Řečová interakce a sociáli
ií sítě
Cíle předmětu a požadavky na ukončení Řečová komunikace Fyzikální akustika Fyziologická akustika
• Kůstky středního ucha
• kladívko - přiléhá k bubínku
• kovadlinka
• třmínek - přiléhá k oválnému okénku, kterým se zvuk přenáší do vnitřního ucha.
• Oválné okénko - tvoří přístup k vnitřnímu uchu.
• Eustachova trubice
• vede ze středního ucha do nosohltanu
• slouží k vyrovnání tlaku mezi středním uchem a vnějším prostředím, aby nedošlo k poškození sluchu.
Luděk Bártek SIN04: Řečová interakce a sociáli
ií sítě
Cíle předmětu a požadavky na ukončení Řečová komunikace Fyzikální akustika Fyziologická akustika
• Hlemýžď (cochlea):
a ústrojí ve tvaru ulity hlemýždě
• naplněn vodným roztokem
• obsahuje Coortiho ústrojí:
• cca 20000 vlákének s délkami 40 /im - 0.5 mm
• vlákénka jsou " naladěna" ne jednotlivé frekvence (rezonují se zvuky na odpovídajících frekvencích)
• napojena na nervová zakončení, která vedou vzruchy do mozku.
• Rovnovážný orgán.
Luděk Bártek SIN04: Řečová interakce a sociáli
ií sítě