26/05/2014 - Der CIMNE der UPC und La Salle R&D beteiligen sich an der Schaffung des ersten echten Sprachsimulators

Menéame

El Internationales Zentrum für Numerische Methoden in der Ingenieurwissenschaften (CIMNE), von der Universitat Politètecnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC) und die Generalitat de Catalunya und die Forschungsgruppe "Medientechnologien" (GTM) Die R&D-Salle Beteiligung am europäischen Projekt Extensive UNIfied-domain SimulatiON of the human Voice (EUNISON), die von der Europäischen Union finanziert wird und sich darauf konzentriert, das gesamte Sprachgenerationsorgan erstmals einheitlich zu simulieren, indem es auf die Nutzung von Supercomputern und Experimenten zurückgreifen kann.

EUNISON Sie wird die Stimme 'visualisieren' und Anwendungen in so unterschiedlichen Bereichen wie Sprachsynthese, Medizin, Logopädie, Biomechanik, Robotik oder sogar in der Schaffung neuer Formen des kulturellen Ausdrucks unter anderem ermöglichen.

Die Sprache unterscheidet uns von den anderen Säugetieren und ist der grundlegende Mechanismus, den wir haben, um mit anderen Menschen unserer Art zu kommunizieren, ist unsere wichtigste Verbindung zur Welt und hat eine grundlegende Funktion in der modernen Gesellschaft.

Doch die physischen Prozesse, die in die Produktion menschlicher Stimme einbezogen sind, sind von großer Komplexität. Nun versuchen die Forscher des Projekts, das Organ der Sprachgenerierung mithilfe von Supercomputertechnologie und auf der Grundlage zahlreicher Experimente zu simulieren: von der grundlegenden neuromuskulären Aktivierung bis hin zu den Schallwellen, die von den Lippen ausgehen, wenn beispielsweise eine Silbe ausgesprochen wird.

Für Ärzte, die wissen müssen, wie Sprachprobleme entstehen und wie sie diagnostiziert und behandelt werden sollen, würde eine genaue und dynamische Visualisierung der Biomechanik sie zu einem bedeutenden Fortschritt führen. Darüber hinaus wären die lebhaften Simulationen dessen, was im menschlichen Körper während der Rede und des Gesangs wirklich geschieht, für Sprachschüler und Sprachkünstler von großer Hilfe, so dass eine detaillierte Simulation der menschlichen Stimme sowohl für die Wissenschaft als auch für zahlreiche und unterschiedliche Anwendungen erforderlich wäre.

Die Geheimnisse der Stimme

Nach jahrzehntelanger Forschung suchen Sprachexperten immer noch nach Möglichkeiten, künstliche Stimmen, wie die, die das Mensch-Maschine-Verhältnis erleichtern, so natürlich wie möglich zu klingen.

Die Prinzipien der klassischen Physik bilden die Grundlage für eine Computersimulation der Produktion der menschlichen Stimme. Die meisten aktuellen Modellierungsstrategien zielen hauptsächlich darauf ab, nur das akustische Signal der Stimme zu erzeugen und zahlreiche Annäherungen und Vereinfachungen vorzunehmen, um dieses Ziel zu erreichen. So basieren beispielsweise die auf dem Markt angebotenen Sprachsynthesen nicht auf den physikalischen Grundsätzen, sondern nutzen die Entwicklung von zuvor aufgenommenen Audiosegmenten. EUNISON versucht, die Physik, durch die der Körper das Sprachsignal erzeugt, direkter zu simulieren.

Bild einer Sprachsimulation des Projekts EUNISON (UPC-Quelle)

In diesem Zusammenhang konzentriert sich der Beitrag des CIMNE-Teams zu diesem Projekt, das von Professor Ramón Codina geleitet wird, auf die numerische Simulation des Luftstroms, der zur Erzeugung von Klang und Stimme innerhalb des menschlichen Körpers, insbesondere im Mund, führt.

Das Projekt, das im März 2013 gestartet wurde, wird innerhalb von etwa einem Jahr Ergebnisse erzielen und es ermöglichen, die Stimme zu "visualisieren" und Hinweise zu geben, wie es funktioniert und wie sie fehlschlägt. Langfristig ist ein detailliertes Rechenmodell für die menschliche Stimme vorgesehen, das mit den Eingangssignalen auf unterschiedlichen Darstellungsebenen kontrolliert werden kann: topologisch, neuromotorisch oder phonetisch. Als Simulationsmotor werden Sie Anwendungen in so unterschiedlichen Bereichen wie Medizin, Otornylaringologie, Logopedia, Sprachsynthese, Mensch-Maschine-Kommunikation, Robotik, Biomechanik sowie den Einfluss auf die Schaffung neuer Formen des kulturellen Ausdrucks haben.

Die Methode dieser Forschung besteht darin, eine einheitliche Computer-Domain zu erreichen, bei der die Dynamik von Feststoffen, Flüssigkeiten/Gasen und Schallwellen gleichzeitig geformt wird, das ist ein großes Potenzial. Die zentrale Herausforderung besteht darin, die derzeitige Methodik so zu erweitern, dass sie gleichzeitig mit der Mechanik von Feststoffen, elastischen Kollisionen, Wechselwirkungen von fließenden Strukturen, Aerodynamik und Akustik fertig werden kann.

Die logistische Herausforderung besteht darin, die Kenntnisse aus verschiedenen Bereichen zu kombinieren, um die detaillierten Strukturen und Kontrollsignale zu formulieren und zu simulieren, die das Modell benötigt, um realistisch zu handeln. Die experimentelle Herausforderung besteht darin, Laborversuche mit physischen Repliken durchzuführen, um das Verständnis der Physik der Klang- und Gelenkprozesse während der Konfrontation und Validierung numerischer Simulationen kontinuierlich zu verbessern.

EUNISON, das im Rahmen des Projekts Future Emerging Technologies (FET) -OPEN der Europäischen Union finanziert wird, wird vom Royal Institute of Technology (KTH) in Stockholm geleitet und wird neben der UPC auch von La Salle Campus Barcelona-URL, der Friedrich Alexander Universität Erlangen Nürnberg (FAU) in Nürnburg und dem Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) in Grenoble unterstützt.

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Presseraum / UPC

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