12: Spracheingabe

Question 1

Wie funktioniert ein Mikrofon allgemein?

Answer 1

Wandlung von Luftschall in ein elektrisches Signal

Question 2

Unterscheiden Sie dynamische Mikrofone und Lasermikrofone voneinander und nennen Sie weitere Mikrofonarten.

Answer 2

• Dynamisches Mikrofon
  
  • Schallwellen treffen auf Membran → Membran bewegt eine Schwingspule im Magnetfeld
  • Die induzierte Spannung wird als elektrisches Ausgangssignal verwendet
• Lasermikrofon
  
  • Ein Laserstrahl ist auf eine Glasscheibe gerichtet
  • Durch Schallwellen bewegt sich die Glasscheibe
  • Die Bewegung des Glases lenkt den Laserstrahl vom Fotodetektor ab
• Weitere Mikrofonarten
  
  • Kondensatormikrofon
  • Kohlenmikrofon
  • Piezomikrofon

Question 3

Warum hat das IPhone mehrere Mikrofone?

Answer 3

• Richtungsabdeckung von allen Seiten, unabhängig von der Telefonposition
• verbessertes Filtern von Umgebungsgeräuschen

Question 4

Nennen Sie Anwendungsbeispiele für akustische Eingabe über Mikrofone.

Answer 4

• Aufzeichnung von gesprochener Sprache
• Digitalisierung von gesprochener Sprache
• Sprachbasierte Steuerung der Maschine
• Weitere Anwendung → automatische Aktivitätserkennung (z.B. Essen, Werkstattarbeit), für Massendatenerhebung

Question 5

Was sind die drei großen Visionen in Bezug auf Spracheingabe?

Answer 5

• Verwendung natürlicher Sprache
• Ähnlich zu zwischenmenschlicher Kommunikation
• Natural User Interface (NUI) → Eingabegeräte sind für den Benutzer nicht als solche wahrnehmbar

Question 6

Was sind Anwendungsbeispiele für Spracheingabe?

Answer 6

• Auskunftssysteme/Voice Dialog Systems (z.B. Bank)
• Smartphone Bedienung (z.B. Siri)
• Diktieren von Text

Question 7

Was sind die Herausforderungen der Spracherkennung?

Answer 7

• Sprecher → Dialekte oder Eigenarten des Sprechers
• Umgebung → Andere Sprecher, Umgebungsgeräusche
• Wortschatz
  → Großer Wortschatz reduziert die Korrektheit
  → Geringer Wortschatz reduziert die Flexibilität
  → Verwechslung von ähnlichen Begriffen und Namen

Question 8

Was ist Spracherkennung und welche Arten gibt es?

Answer 8

• Spracherkennung ist die Ermittlung der gesprochenen Wort- bzw. Lautfolge aus einem Sprachsignal
• Mustererkennung
  
  • Zuordnung des Sprachsignals zu unterschiedlichen Wort-/Lautfolgen
• Klassifizierung
  
  • Zuordnung von Signalen erfolgt zu bestimmten Klassen

Question 9

Wie funktioniert die Klassifizierung bei der Spracherkennung?

Answer 9

1. Signaldetektion
   
   • Umwandlung der Sprache (Schall) in elektrisches Signal über Mikrofone
2. Merkmalsextraktion
   
   • Extraktion bedeutender Teile und Zusammenfassung in einem Merkmalsvektor
   • Mel-Frequenzskala → zeigt den Unterschied zwischen exakten und wahrgenommener Tonhöhe, Korrektur
   • Verwendung HMM Modell
3. Trainingsphase
   
   • Einlesen von Sprachmuster
   • Lernen des Zusammenhangs von Mustern und Klassen
4. Erkennung
   
   • Bei unbekannten Wörtern wird bei HMM die Einzelworterkennung auf Phonemebene aktiviert
     ⇒ Zerlegung des Wortes in Phoneme (kleinsten Lauteinheiten), Verkettung in HMM