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The Extraction of Formant Frequency by the Derived PES Methods –Adaptability of the PES Method to Complicated Spectra–

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In order to realize a new integrated extraction method which can extract formant frequencies from complicated frequency spectra, five types of derived (modified) PES methods were devised and their performances were tested by using natural vowels. The derived PES method is a variation of the PES method which was previously reported. There are five different types of derived PES methods, in each of which one of parameters, contained in the formant frequency extraction algorithm of the PES method, is made variable. Those five types are called Mode I to V, whose classification is based on which parameter is made variable. In every derived PES method, we extract several sets of formant frequencies by making a parameter variable, and from these sets we choose one set which optimizes a similarity measure between the input frequency spectrum and the frequency spectrum of the synthesized sound whose formant frequencies are set at the values extracted.

As a result of our applying the five derived PES methods to complicated frequency spectra, we have come to the conclusion that if we combine three out of the above mentioned five modes to make a new integrated method, we can greatly improve correct extraction rate by about 20% as compared with the PES method.

Zusammenfassung

Zur Realisierung eines neuen, ganzheitlichen Extraktionsverfahrens, das auch zur Extraktion von Formantfrequenzen aus komplizierten Frequenzspektren geeignet sein sollte, wurden fünf verschiedene, modifizierte PES-Verfahren betrachtet und bezüglich ihres Betriebsverhaltens unter Verwendung natürlicher Vokale getestet. Die abgeleiteten PES-Verfahren sind Variationen des PES-Verfahrens, über das bereits früher berichtet wurde. In jeder der fünf Versionen wurde je einer der im Extraktionsalgorithmus für die Formantfrequenz enthaltenen Parameter variabel gestaltet. Die verschiedenen Verfahren werden mit I bis V bezeichnet, wobei die Klassifikation davon abhängt, welcher der Parameter variiert wird. Mit jedem der abgeleiteten Verfahren wurden durch Variation des entsprechenden Parameters verschiedene Formantfrequenzmuster extrahiert, aus denen dann dasjenige ausgewählt wurde, das ein optimales Ähnlichkeitsmaß zwischen Eingangsfrequenzspektrum und Spektrum des synthetischen Schalls (mit Formantfrequenzen bei den jeweils extrahierten Werten) aufwies. Die geschilderten Versuche führten zu dem Ergebnis, daß eine Kombination von drei der fünf Verfahren zu einem neuen, ganzheitlichen Verfahren die Anzahl der richtigen Extraktionen beträchtlich verbessert, nämlich um rund 20% verglichen mit dem ursprünglichen PES-Verfahren.

Sommaire

On s'est proposé de construire une méthode synthétique nouvelle pour extraire les fréquences formantiques des spectres fréquentiels compliqués. Dans ce but, on a développé cinq procédés dérivés de la méthode PES qui avait été l'objet d'une étude antérieure et on a testé leurs performances avec des voyelles naturelles. Dans chacun de ces cinq procédés, qu'on a dénommés «mode I» à «mode V», on fait varier un des cinq paramètres principaux contenus dans l'algorithme d'extraction des fréquences formantiques de la méthode PES originale. En faisant cette variation on obtient une collection d'ensembles de formants pour chaque mode. On choisit ensuite l'ensemble formantique optimal. Cette optimisation réside dans la comparaison entre le spectre fréquentiel d'entrée et le spectre du son obtenu par synthèse des fréquences formantiques extraites par le calcul.

Si on applique ces divers procédés à des spectres compliqués, on aboutit à la conclusion qu'il faut combiner ensemble trois des cinq modes définis ci-dessus, ce qui réalise en somme une méthode nouvelle, dite intégrée. On peut espérer par ce moyen une amélioration de l'ordre de 20% des taux d'extraction formantique.
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Document Type: Research Article

Publication date: June 1, 1979

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  • Acta Acustica united with Acustica, published together with the European Acoustics Association (EAA), is an international, peer-reviewed journal on acoustics. It publishes original articles on all subjects in the field of acoustics, such as general linear acoustics, nonlinear acoustics, macrosonics, flow acoustics, atmospheric sound, underwater sound, ultrasonics, physical acoustics, structural acoustics, noise control, active control, environmental noise, building acoustics, room acoustics, acoustic materials, acoustic signal processing, computational and numerical acoustics, hearing, audiology and psychoacoustics, speech, musical acoustics, electroacoustics, auditory quality of systems. It reports on original scientific research in acoustics and on engineering applications. The journal considers scientific papers, technical and applied papers, book reviews, short communications, doctoral thesis abstracts, etc. In irregular intervals also special issues and review articles are published.
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