Diseño de un sistema de análisis de formantes de voces patológicas

Abstract

En este proyecto se ha diseñado un sistema de análisis mediante síntesis de voces patológicas, del que se pueden extraer conclusiones sobre el efecto de la rehabilitación vocal en parámetros característicos de la voz. Las terapias del habla mejoran la calidad de la voz de los pacientes, hecho que se puede apreciar auditiva y subjetivamente. No obstante, no se ha estudiado el efecto de dichas terapias en las características físicas de la señal de voz. Este proyecto surge, por tanto, de la necesidad de evaluar matemáticamente el efecto de las
terapias del habla en los parámetros físicos que definen las características de la señal de voz. Para cumplir los objetivos del proyecto, se ha propuesto utilizar la metodología de síntesis por análisis, es decir, a partir de una señal de voz grabada y muestreada, obtener algunos de sus elementos característicos (formantes y frecuencia fundamental) y resintetizar la voz con dichos elementos extraídos. Con las dos voces (original y sintetizada) se procederá en primer lugar a evaluar esta síntesis, de manera subjetiva, para garantizar la validez de los parámetros que se extraen de este proceso. En segundo lugar, se extrae información estadística sobre las semejanzas y diferencias de los formantes antes y después de las terapias, para determinar así que efectos tienen estas sobre la señal de voz. Se han incluido en el diseño de este proyecto herramientas creadas en trabajos
anteriores para efectuar la síntesis de voz, mencionada anteriormente, y la posterior extracción de formantes. Este proyecto se completa con la implementación de
herramientas de análisis estadístico propias. Las conclusiones obtenidas reflejan el efecto que tienen las terapias en los formantes de la voz. Gracias a los análisis estadísticos se puede determinar que en general las terapias han afectado a los formantes de la voz, disminuyendo su frecuencia en mayor o menor medida.
Abstract:
In this project, a synthesis by analysis system has been designed to reproduce pathological voices. Extracting voice characteristics before and after rehabilitation voice therapies conclusions can be drawn on their effects. Speech therapies improve the quality of the patients' voice, a fact that can be appreciated audibly and subjectively. However, the effect of such therapies on the physical characteristics of the speech signal has not been studied. This project arises, therefore, from the need to evaluate mathematically the effect of speech therapies on the physical parameters that define the characteristics of the voice signal. In order to fulfill the objectives of the project, it has been proposed to use the synthesis methodology by analysis, that is to say, from a recorded and sampled voice signal, to obtain
some of its characteristic elements (formants and fundamental frequency) and to resynthesize the voice with said extracted elements. With both voices (original and synthesized) we will first proceed to evaluate this
synthesis, subjectively, to ensure the validity of the parameters that are extracted from this process. Second, statistical information is extracted on the similarities and differences of the formants before and after the therapies, to determine what effects they have on the voice signal. Tools created in previous works have been included in the design of this project to carry out the synthesis of voice, mentioned above, and the later extraction of formants. This project is completed with the implementation of its own statistical analysis tools.
The conclusions obtained reflect the effect of therapies on voice formants. Thanks to the statistical analysis it can be determined that in general the therapies have affected the formants of the voice, decreasing its frequency to a greater or lesser extent.