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Sprach- und Audiosignalverarbeitung (SAV)5 ECTS (englische Bezeichnung: Speech and Audio Signal Processing)
Modulverantwortliche/r: Walter Kellermann Lehrende:
Walter Kellermann
Studienfächer/Prüfungsordnungsmodule:
Einfrieren der UnivIS-Modul-Beschreibung: 2.3.2019
Speech and Audio Signal Processing (23544)
Wahlpflichtmodule aus Katalog für IuK (30245)
Wahlpflichtmodul aus EEI im Schwerpunkt Eingebettete Systeme (32960)
Wahlpflichtmodul aus EEI im Schwerpunkt Kommunikationsnetze (32961)
Wahlpflichtmodul aus EEI im Schwerpunkt Multimediasysteme (32962)
Wahlpflichtmodul aus EEI im Schwerpunkt Realisierung von Informations- und Kommunikationssystemen (32963)
M2 Ingenieurwissenschaftliche Kernmodule (BDV) (42936)
Information Technology - DSP (45827)
Wahlpflichtmodul aus EEI im Schwerpunkt Eingebettete Systeme (87843)
Wahlpflichtmodul aus EEI im Schwerpunkt Multimediasysteme (87851)
Technical Mandatory Electives (90469)
Startsemester: |
SS 2019 | Dauer: |
1 Semester | Turnus: |
jährlich (SS) |
Präsenzzeit: |
60 Std. | Eigenstudium: |
90 Std. | Sprache: |
Englisch |
Lehrveranstaltungen:
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Sprach- und Audiosignalverarbeitung
(Vorlesung, 3 SWS, Walter Kellermann, Mo, 12:15 - 13:45, H5; Do, 8:15 - 9:45, H15; Einzeltermine am 10.5.2019, 31.5.2019, 12.7.2019, 16:15 - 17:45, H15)
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Übung zur Sprach- und Audiosignalverarbeitung
(Übung, 1 SWS, MHD Modar Halimeh)
Empfohlene Voraussetzungen:
Vorlesung Signale und Systeme I & II
Inhalt:
The course concentrates on algorithms for speech and audio signal processing with applications in telecommunications and multimedia, especially
physiology and models for human speech production and hearing: source-filter model, filterbank model of the cochlea, masking effects,
representation of speech and audio signals: estimation and representation of short-term and long-term statistics in the time and frequency domain as well as the cepstral domain; typical examples and visualizations
source coding for speech and audio signals: criteria, scalar and vector quantization, linear prediction, prediction of the pitch frequency; waveform coding, parametric coding, hybrid coding, codec standards (ITU, GSM, ISO-MPEG)
basic concepts of automatic speech recognition (ASR): feature extraction, dynamic time warping, Hidden Markov Models (HMMs)
basic concepts of speech synthesis: text-to-speech systems, model-based and data-driven synthesis, PSOLA synthesis system
signal enhancement for acquisition and reproduction: noise reduction, acoustic echo cancellation, dereverberation using single-channel and multichannel algorithms.
Die Vorlesung behandelt Grundlagen und Algorithmen der Verarbeitung von Sprach- und Audiosignalen mit Anwendungen in Telekommunikation und Multimedia, insbesondere:
Physiologie und Modelle der Spracherzeugung und des Hörens: Quelle-Filter-Modell, Filterbank-Modell der Cochlea; Maskierungseffekte;
Darstellung von Sprach- und Audiosignalen: Schätzung und Darstellung der Kurzzeit- und Langzeitstatistik in Zeit-, Frequenz- und Cepstralbereich; typische Beispiele, Visualisierungen;
Quellencodierung für Sprache und Audiosignale: Kriterien; skalare und vektorielle Codierung; lineare Prädiktion; Pitchprädiktion; Wellenform-/Parameter-/Hybrid-Codierung; Standards (ITU, GSM, ISO-MPEG)
Spracherkennung: Merkmalextraktion, Dynamic Time Warping, Hidden Markov Models
Grundprinzipien der Sprachsynthese: Text-to-Speech Systeme, modellbasierte und datenbasierte Synthese, PSOLA-Synthese
Signalverbesserung bei Signalaufnahme und –wiedergabe: Geräuschbefreiung, Echokompensation, Enthallung mittels ein- und mehrkanaliger Verfahren;
Lernziele und Kompetenzen:
The students
understand basic physiological mechanisms of human speech production and hearing and can apply them for the analysis of speech and audio signals
apply basic methods for the estimation and representation of the short-term and long-term statistics of speech and audio signals and can analyze such signals by means of these methods
understand current methods for source coding of speech and audio signals and can analyze current coding standards
verstehen die Grundbausteine von Spracherkennungssystemen und können deren Funktion mittels Rechnersimulation analysieren
understand the basic principle of text-to-speech systems and can apply fundamental methods for speech synthesis
can apply basic algorithms for speech enhancement and understand their functionality for real-world data.
Die Studierenden
verstehen die grundlegenden physiologischen Mechanismen der Spracherzeugung und des Hörens beim Menschen und können diese zur Analyse von Sprach- und Audiosignalen anwenden
wenden die grundlegenden Methoden zur Schätzung und Darstellung der Kurzzeit- und Langzeitstatistik von Sprach- und Audiosignalen an und können diese damit analysieren
verstehen die aktuellen Methoden zur Quellencodierung von Sprache-und Audiosignalen und können aktuelle Codierstandards analysieren
verstehen die Grundbausteine von Spracherkennungssystemen und können deren Funktion mittels Rechnersimulation analysieren
verstehen die Grundprinzipien von Text-to-Speech Systemen und können elementare Algorithmen zur Sprachsynthese anwenden
können elementare Algorithmen zur Signalverbesserung anwenden und für reale Daten analysieren
Literatur:
Gemäß themenbezogenen Angaben in der Lehrveranstaltung
Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan: Das Modul ist im Kontext der folgenden Studienfächer/Vertiefungsrichtungen verwendbar:
- 123#67#H
(Po-Vers. 2008 | TechFak | Computational Engineering (Master of Science with Honours) | Masterprüfung | Wahlpflichtbereich Technisches Anwendungsfach | Speech and Audio Signal Processing)
- Advanced Signal Processing & Communications Engineering (Master of Science)
(Po-Vers. 2016w | TechFak | Advanced Signal Processing & Communications Engineering (Master of Science) | Gesamtkonto | Wahlpflichtmodule | Technical Mandatory Electives)
- Berufspädagogik Technik (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2011 | TechFak | Berufspädagogik Technik (Bachelor of Science) | Studienrichtung Elektrotechnik und Informationstechnik | Wahlpflichtmodule Fachwissenschaft | Speech and Audio Signal Processing)
- Berufspädagogik Technik (Master of Education)
(Po-Vers. 2010 | TechFak | Berufspädagogik Technik (Master of Education) | Studienrichtung Elektro- und Informationstechnik (Masterprüfungen) | Wahlpflichtmodule Fachwissenschaft | Speech and Audio Signal Processing)
- Berufspädagogik Technik (Master of Education)
(Po-Vers. 2018w | TechFak | Berufspädagogik Technik (Master of Education) | Gesamtkonto | Wahlpflichtmodule Fachwissenschaft | Speech and Audio Signal Processing)
- Communications and Multimedia Engineering (Master of Science): 2. Semester
(Po-Vers. 2011 | TechFak | Communications and Multimedia Engineering (Master of Science) | Gesamtkonto | Pflichtmodule | Speech and Audio Signal Processing)
- Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Master of Science)
(Po-Vers. 2008 | TechFak | Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Master of Science) | Masterprüfung | Wahlpflichtbereich Technisches Anwendungsfach | Speech and Audio Signal Processing)
- Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Master of Science)
(Po-Vers. 2013 | TechFak | Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Master of Science) | Wahlpflichtbereich Technisches Anwendungsfach | Information Technology - DSP)
- Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Bachelor of Science): 5-6. Semester
(Po-Vers. 2007 | TechFak | Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Bachelor of Science) | Studienrichtungen (Wahlpflichtmodule) | Studienrichtung Informationstechnik | Vertiefungsmodule Informationstechnik | Speech and Audio Signal Processing)
- Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Bachelor of Science): 5-6. Semester
(Po-Vers. 2009 | TechFak | Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Bachelor of Science) | Studienrichtungen | Studienrichtung Informationstechnik | Vertiefungsmodule (Wahlpflichtmodule) Informationstechnik | Speech and Audio Signal Processing)
- Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2017w | TechFak | Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Bachelor of Science) | Gesamtkonto | Studienrichtung Informationstechnik | Vertiefungsmodule Informationstechnik | Speech and Audio Signal Processing)
- Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Master of Science): 1-4. Semester
(Po-Vers. 2010 | TechFak | Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Master of Science) | Studienrichtung Informationstechnik | Vertiefungsmodule Informationstechnik | Speech and Audio Signal Processing)
- Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Master of Science)
(Po-Vers. 2015s | TechFak | Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Master of Science) | Gesamtkonto | Studienrichtung Informationstechnik | Vertiefungsmodule Informationstechnik | Speech and Audio Signal Processing)
- Information and Communication Technology (Master of Science)
(Po-Vers. 2019s | TechFak | Information and Communication Technology (Master of Science) | Pflicht- und Wahlpflichtmodule der Studienschwerpunkte | Schwerpunkt Embedded Systems | Wahlpflichtmodul aus EEI im Schwerpunkt Embedded Systems | Speech and Audio Signal Processing)
- Information and Communication Technology (Master of Science)
(Po-Vers. 2019s | TechFak | Information and Communication Technology (Master of Science) | Pflicht- und Wahlpflichtmodule der Studienschwerpunkte | Schwerpunkt Media Processing Systems | Wahlpflichtmodul aus EEI im Schwerpunkt Media Processing Systems | Speech and Audio Signal Processing)
- Informations- und Kommunikationstechnik (Bachelor of Science): 5. Semester
(Po-Vers. 2009 | TechFak | Informations- und Kommunikationstechnik (Bachelor of Science) | Wahlpflichtmodule, Wahlmodule, Seminar, Praktika, Bachelorarbeit | Wahlpflichtmodule aus Katalog für IuK)
- Informations- und Kommunikationstechnik (Master of Science)
(Po-Vers. 2010 | TechFak | Informations- und Kommunikationstechnik (Master of Science) | Schwerpunkte im Masterstudium | Schwerpunkt Eingebettete Systeme | Wahlpflichtmodule | Wahlpflichtmodul aus EEI im Schwerpunkt Eingebettete Systeme)
- Informations- und Kommunikationstechnik (Master of Science)
(Po-Vers. 2010 | TechFak | Informations- und Kommunikationstechnik (Master of Science) | Schwerpunkte im Masterstudium | Schwerpunkt Kommunikationsnetze | Wahlpflichtmodule | Wahlpflichtmodul aus EEI im Schwerpunkt Kommunikationsnetze)
- Informations- und Kommunikationstechnik (Master of Science)
(Po-Vers. 2010 | TechFak | Informations- und Kommunikationstechnik (Master of Science) | Schwerpunkte im Masterstudium | Schwerpunkt Multimediasysteme | Wahlpflichtmodule | Wahlpflichtmodul aus EEI im Schwerpunkt Multimediasysteme)
- Informations- und Kommunikationstechnik (Master of Science)
(Po-Vers. 2010 | TechFak | Informations- und Kommunikationstechnik (Master of Science) | Schwerpunkte im Masterstudium | Schwerpunkt Realisierung von Informations- und Kommunikationssystemen | Wahlpflichtmodule | Wahlpflichtmodul aus EEI im Schwerpunkt Realisierung von Informations- und Kommunikationssystemen)
- Informations- und Kommunikationstechnik (Master of Science)
(Po-Vers. 2016s | TechFak | Informations- und Kommunikationstechnik (Master of Science) | Schwerpunkte im Masterstudium | Schwerpunkt Eingebettete Systeme | Wahlpflichtmodule | Wahlpflichtmodul aus EEI im Schwerpunkt Eingebettete Systeme)
- Informations- und Kommunikationstechnik (Master of Science)
(Po-Vers. 2016s | TechFak | Informations- und Kommunikationstechnik (Master of Science) | Schwerpunkte im Masterstudium | Schwerpunkt Multimediasysteme | Wahlpflichtmodule | Wahlpflichtmodul aus EEI im Schwerpunkt Multimediasysteme)
- Mathematik (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2015w | NatFak | Mathematik (Bachelor of Science) | Module des Nebenfachs | Nebenfach Informations- und Kommunikationtechnik | Wahlpflichtmodule aus Katalog für IuK)
- Medizintechnik (Master of Science)
(Po-Vers. 2013 | TechFak | Medizintechnik (Master of Science) | Studienrichtung Medizinische Bild- und Datenverarbeitung | M2 Ingenieurwissenschaftliche Kernmodule (BDV))
- Medizintechnik (Master of Science)
(Po-Vers. 2018w | TechFak | Medizintechnik (Master of Science) | Studienrichtung Medizinische Bild- und Datenverarbeitung | M2 Ingenieurwissenschaftliche Kernmodule (BDV))
- Wirtschaftsingenieurwesen (Master of Science): 1-2. Semester
(Po-Vers. 2009 | TechFak | Wirtschaftsingenieurwesen (Master of Science) | Ingenieurwissenschaftliche Studienrichtungen | Studienrichtung Informations- und Kommunikationssysteme | Wahlpflicht- und Vertiefungsmodul Modulgruppe 2 | Vertiefungsmodul Modulgruppe 2 | Speech and Audio Signal Processing)
- Wirtschaftsingenieurwesen (Master of Science)
(Po-Vers. 2018w | TechFak | Wirtschaftsingenieurwesen (Master of Science) | Gesamtkonto | Studienrichtung Elektrotechnik | Schwerpunkt Informationstechnik | 3. Wahlpflichtmodul + Vertiefungsmodul | Wahlpflichtmodul 2.2 | Vertiefungsmodul 2.2 | Speech and Audio Signal Processing)
Studien-/Prüfungsleistungen:
Speech and Audio Signal Processing (Prüfungsnummer: 64601)
(englischer Titel: Speech and Audio Signal Processing)
zugeh. "mein campus"-Prüfung: | - 64601 Speech and Audio Signal Processing (Advanced Signal Processing & Communications Engineering (Master of Science) 2016w, Prüfung, Form: schriftlich oder mündlich, Drittelnoten (mit 4,3), Dauer: -, 5 ECTS, Prüfung).
- 18001 Wahlpflichtmodul aus Katalog für IuK (5 ECTS) (Prüfung, Form: Klausur, Zehntelnoten, Dauer: -, 5 ECTS, Platzhalter).
- 17022 Wahlpflichtmodul aus EEI, 5 ECTS (Informations- und Kommunikationstechnik (Master of Science) 2010, Prüfung, Form: mehrteilige Prüfung, Zehntelnoten, Dauer: -, 5 ECTS, Platzhalter).
- 17222 Wahlpflichtmodul aus EEI, 5 ECTS (Informations- und Kommunikationstechnik (Master of Science) 2010, Prüfung, Form: mehrteilige Prüfung, Zehntelnoten, Dauer: -, 5 ECTS, Platzhalter).
- 17322 Wahlpflichtmodul aus EEI, 5 ECTS (Informations- und Kommunikationstechnik (Master of Science) 2010, Prüfung, Form: mehrteilige Prüfung, Zehntelnoten, Dauer: -, 5 ECTS, Platzhalter).
- 17122 Wahlpflichtmodul aus EEI, 5 ECTS (Informations- und Kommunikationstechnik (Master of Science) 2010, Prüfung, Form: mehrteilige Prüfung, Zehntelnoten, Dauer: -, 5 ECTS, Platzhalter).
- 18012 Information Technology - DSP (5 ECTS) (Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Master of Science) 2013, Prüfung, Form: mehrteilige Prüfung, Zehntelnoten, Dauer: -, 5 ECTS, Platzhalter).
- 17022 Wahlpflichtmodul aus EEI (5 ECTS) (Informations- und Kommunikationstechnik (Master of Science) 2016s, Prüfung, Form: mehrteilige Prüfung, Zehntelnoten, Dauer: -, 5 ECTS, Platzhalter).
- 17222 Wahlpflichtmodul aus EEI (5 ECTS) (Informations- und Kommunikationstechnik (Master of Science) 2016s, Prüfung, Form: mehrteilige Prüfung, Zehntelnoten, Dauer: -, 5 ECTS, Platzhalter).
- 17002 Technical Mandatory Elective (5 ECTS) (Advanced Signal Processing & Communications Engineering (Master of Science) 2016w, Prüfung, Form: variabel, Drittelnoten (mit 4,3), Dauer: -, 5 ECTS, Platzhalter).
- 18015 Ingenieurwissenschaftliches Kernmodul (Prüfung, Form: schriftlich oder mündlich, Drittelnoten (mit 4,3), Dauer: -, 5 ECTS, Platzhalter).
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- Prüfungsleistung, Klausur, Dauer (in Minuten): 90, benotet, 5 ECTS
- Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %
- Erstablegung: SS 2019, 1. Wdh.: WS 2019/2020
1. Prüfer: | Walter Kellermann (100247) |
- Termin: 29.07.2019, 16:30 Uhr, Ort: H 7 TechF
Termin: 10.08.2020, 18:00 Uhr, Ort: Tentoria
Termin: 30.03.2021, 11:00 Uhr, Ort: H 8 TechF
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