Hauptseminar: Phonetic and technological aspects of speaker characteristics Wintersemester 2007/08 Dozent: Prof. Dr. Harrington Referentin: Sarah Stolze.

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1 Hauptseminar: Phonetic and technological aspects of speaker characteristics Wintersemester 2007/08 Dozent: Prof. Dr. Harrington Referentin: Sarah Stolze Emotionen in Sprache

2 Inhalt: 1)Grundfrequenz als Parameter f ü r Sprechererkennung 1.1) Beeinflussung der Grundfrequenz durch technische Faktoren 1.2) Beeinflussung der Grundfrequenz durch physiologische Faktoren 1.3) Beeinflussung der Grundfrequenz durch psychologische Faktoren 2) Stress 2.1) Realer vs. Simulierter Stress Hindenburg Disaster 2.2) F0 real vs. Reproduziert 2.3) Level des empfundenen Stresses 3) Zusammenfassung

3 1) Grundfrequenz als Parameter f ü r Sprechererkennung -Abh ä ngig von der Anatomie des Kehlkopfes Geringe Ver ä nderung innerhalb eines Sprechers -robust bei Telefon ü bertragung

4 1.1 Beeinflussung der Grundfrequenz durch technische Faktoren Schnelligkeit beim Abspielen von Sprachmaterial Sampling Rate Verh ä ltnis modal zu falsetto (m) 2:1 Sprecher ausschlie ß en, jedoch sehr ungenau

5 1.2 Beeinflussung der Grundfrequenz durch physiologische Faktoren Alter Ver ä nderungen geschehen langsam, ä lteres Material kann verwendet werden Rauchen Kann die Einsch ä tzung des Alters erschweren Alkohol F0 steigt

6 1.3 Beeinflussung der Grundfrequenz durch psychologische Faktoren Emotionen Neutral - Langsame Ver ä nderung von F0 - Kontinuierliche Verlaufsform - Gut definierte Struktur der Vokale - Konsonanten unpr ä zise artikuliert - Kurze Pausen

7 F0 Verlauf verschiedener Emotionen Figur (1): Fundamental frequency (F0) contours of selected control clustersas spoken by voice B in different situations in the scenario. Numbers refer to the control clusters.

8 1.3 Beeinflussung der Grundfrequenz durch psychologische Faktoren Ä rger - h ö here F0 als bei neutraler Ä u ß erung - 1 bis 2 Silben zeigen eine Spitze, sonst kontinuierlicher, glatter Verlauf - H ö here F0 Reichweite als bei neutral - Hoher F1, da Mund weit ge ö ffnet - Klarer Verschluss bei Konsonanten

9 1.3 Beeinflussung der Grundfrequenz durch psychologische Faktoren Sorge - Flacher Verlauf der Kontur - F0 tiefer als bei neutral - Weniger Betonung als bei neutral - Unregelm äß igkeiten in der Stimmgebung (fl ü stern) - Lange Dauer der Ä u ß erung lange Vokale, Konsonantenverschl ü sse und Pausen

10 1.3 Beeinflussung der Grundfrequenz durch psychologische Faktoren Angst - Schnelle Ver ä nderung der Kontur - F0 niedriger als bei Ä rger - Kann dem neutralen Muster ä hneln, jedoch mit hohen Spitzen - unregelm äß ige Stimme - L ä ngere Dauer als bei Ä rger und neutral - Pr ä zise Artikuliert

11 2) Stress Was bedeutet Stress Emotionen (Angst, Ä rger, Sorge) 2.1) Realer vs. Simulierter Stress 2.2) Level des empfundenen Stresses

12 2.1) Realer vs. Simulierter Stress Hindenburg Disaster Real Vorher: Glatter F0-Verlauf Kontinuierlicher Ab- und Aufw ä rtsverlauf von F0 Nachher: Konturverlauf ver ä ndert sich abrupt Durchschnittlicher F0-Wert ist h ö her gr öß ere F0 Spanne zittern bei 0,6s und 0,8s Kontrollverlust der Muskulatur+ unregelm äß iges Atmen

13 Originalaufnahme des Radiosprechers Aus: Williams, Stevens (1972) Fig.2: Radio announcer speaking before (top) and after (middle and bottom) the crash of the HINDENBURG. Narrow- band.

14 2.1) Realer vs. Simulierter Stress Hindenburg Disaster Simuliert vorher Weniger Bewegung als in der Originalaufnahme Der Verlauf ist ä hnlich glatt nachher F0 steigt Ab- und Aufw ä rtsbewegungen sind st ä rker ausgepr ä gt zittern und die ungleichm äß ige Kontur ist ä hnlich dem Original

15 Simulierte Aufnahme Aus: Williams, Stevens (1972) Fig. 3: Voice C simulating announcement of Hindenburg crash before (top) and after (middle and bottom) the disaster. Narrow-band. F0 (Hz) F0 Range (Hz) Original Vorher166124-196 Nachher196152-260 Simuliert Vorher138117-168 Nachher222117-280

16 2.2) F0 real vs. reproduziert Tabelle 1: Durchschnittliche Grundfrequenz aus: Gfroerer, Wagner (1995) Criminal`s mean F0 (in Hz) Suspect`s mean F0 Incriminating TextReproduction of Incr. Text Spontaneous Speech 1164-147 2155133- 3115 - 4172140143 5175176158 6206142115 7178-200 8178140- 9152-164 10107101-

17 2.3) Level des empfundenen Stresses F0 steigt Die Sprache wird weniger flie ß end Vokalintensit ä t steigt Der Sprachfluss nimmt zu Die Zahl der Bursts nimmt ab

18 Stimmver ä nderung in Abh ä ngigkeit von Stress Aus: Hollien (1990) Fig. 4: Model of the most common shifts in the voice and speech of a person who is responding to psychological stress. SFF is speaking fundamental frequency, NF is nonfluencies, VI is vocal intensity, and SB refers to the number of speech bursts per unit of time.

19 3) Zusammenfassung Keine M ö glichkeit den genauen emotionalen Zustand einer Person zu ermitteln, eher Richtwerte, Tendenzen. Referenzmaterial sollte dem zu untersuchenden Material so ä hnlich wie m ö glich sein.

20 Literatur Williams, Carl E., Stevens, Kenneth N.(1972 `Emotions and Speech: Some Acoustical Correlates`, Biometric Technology Today, 52 (4), 1238-1250) Jessen, M. (1997) `Phonetic manifestations of cognitive and physical stress in trained and untrained police officers`, Forensic Linguistics, The International Journal of Speech Language and the Law, 4 (1), 125-147 Hollien, H. F. (1990) `The Acoustics of Crime: the new science of forensic phonetics`, Plenum Press, New York, chapter 12 and 13, p. 255-289 Braun, A. (1995) `Fundamental Frequency – How Speaker-Specific is it?`, Studies in Forensic Phonetics, 64,9-23 Gfroerer, S., Wagner, I. (1995) `Fundamental Frequency in Forensic Speech Samples`, Studies in Forensic Phonetics, 64, 41-48 Homayounpour, M. M., Goldman, J. Ph. (1995) `Machine vs. Human Speaker Verification` Studies in Forensic Phonetics, 64, 109-120

21 Danke f ü r die Aufmerksamkeit