El habla como se al sonora -...

Joaquim Llisterri

Grup de Fonètica, Departament de Filologia Espanyola

LIAAC, Laboratório Integrado de Análise Acústica e Cognição

Pontifícia Universidade Católica de São Paulo

16 de agosto de 2005

La percepción del habla

Joaquim Llisterri

Departament de Filologia Espanyola

Universitat Autònoma de Barcelona

[email protected]

http://liceu.uab.es/~joaquim

Joaquim Llisterri



Joaquim Llisterri



Materiales en la web

http://liceu.uab.es/~joaquim/phonetics/PUCSP_Percep_05/PUCSP_Percep_05.html

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Joaquim Llisterri



!La percepción del

habla

!Modelos de percepción

del habla

Joaquim Llisterri



!El habla como señal transmisora de

información lingüística

!La percepción del habla

!El estudio de la percepción categorial del

habla

!La segmentación y las unidades de

percepción del habla

mailto:[email protected]

http://liceu.uab.es/~joaquim

http://liceu.uab.es

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habla



Joaquim Llisterri


El habla como señal transmisora de


!El habla como señal sonora

!Problemas en la percepción

del habla

!Audición y percepción del

habla

Joaquim Llisterri





!Problemas en la percepcióndel habla

!Audición y percepción delhabla

Joaquim Llisterri


El habla como señal sonora

• Emisión de un enunciado

• Movimiento coordinado de estructuras anatómicas

• Resultado

• Onda sonora producto de la corriente de aireoriginada en los pulmones y modulada por el tractovocal

" El habla es una señal sonora emitida para transmitirinformación a un receptor

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Joaquim Llisterri



Movimiento

coordinado

de estructuras

anatómicas

Señal

sonora

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Movimiento

coordinado

de estructuras

anatómicas

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Producción del habla: la fonación

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Producción del habla: la articulación

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Señal

sonora

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La onda sonora

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La onda sonora

Fre

cuen

cia

Am

pli

tud

Tiempo

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• Información lingüística

• Necesaria para que el interlocutor

comprenda el mensaje que se transmite

• Información extralingüística

• Información adicional sobre estado de

ánimo, procedencia geográfica, grupo

social, intención comunicativa…

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• Diferencias informativas entre los sonidos del habla

• Fonológicas

• Alteran el significado de la palabra

/kama/ - /kapa/: /k/ y /p/ son fonemas del español

• Fonéticas

• No alteran el significado de la palabra

[kama] - [aMfoRa]: [M] es un alófono del fonema

/m/

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• El habla es una onda sonora resultado delos movimientos articulatorios, quevehicula información lingüística yextralingüística

• Entre los sonidos del habla se dandiferencias significativas -fonológicas- ydiferencias que no producen cambios enel significado -fonéticas-

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Problemas en la percepción del habla

• El emisor codifica en una señal sonora la

información lingüística que desea

transmitir

• El receptor debe decodificar la

información transmitida por la onda

sonora que ha emitido el emisor

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Codifica

informaciónDecodifica

información

Onda

sonora

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• El proceso de decodificación

presenta dos problemas

• La segmentación y la

linealización

• La invariancia y la variación

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La segmentación

• El habla es un continuum sonoro

• Contrariamente a lo que sucede en la

lengua escrita, no se encuentran

“separaciones” entre sonidos o

palabras

• La decodificación requiere segmentar el

continuum en unidades lingüísticas

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La segmentación

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La segmentación

• Los órganos de la producción delhabla se mueven de un modocontinuo, pasando gradualmente dela posición propia de un sonido a ladel siguiente

• Influencia mutua entre los sonidos:coarticulación

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La coarticulación

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La linealización

• La consecuencia de la coarticulación es que en

un mismo instante de la señal sonora aparece

información correspondiente a más de una

unidad lingüística

• La información necesaria para decodificar el

mensaje no aparece de forma secuencial o

lineal, sino que aparece superpuesta

" Problema de la linealización

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La linealización

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La segmentación y la linealización

• El habla es un continuum sonoro

• La coarticulación entre sonidos

provoca que en un mismo segmento

de la señal se encuentre información

solapada o simultánea sobre más de

una unidad lingüística

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La variación

•Las diferencias

fonéticas se

manifiestan en la

señal sonora

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La variación

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La variación y la invariancia

• Los hablantes son capaces de abstraer

las diferencias entre [d] y [D]

• Esto permite agrupar en una misma

categoría invariante -el fonema /d/- los

alófonos o variantes que no crean

diferencias entre palabras -[d] y [D]-

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• Dos tipos de variación en elhabla

•Variación inter-locutor (entrehablantes)

•Variación intra-locutor (en unmismo hablante)

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La variación inter-locutor en el nivel segmental“hello” (6 locutores)

ROSE, P. (2002) Forensic Speaker Identification. London: Taylor & Francis. p. 109

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La variación inter-locutor en el nivel segmental

“nata” (locutores 1, 2 y 3)

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La variación inter-locutor en el nivel suprasegmental

“El viento norte y el sol…” (locutores 1, 2, 3, 4, 5 y 6)

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La variación inter-locutor en el nivel segmental

“Hola” (hablante femenino y hablante masculino)

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La variación intra-locutor en el nivel segmental

“nata” (locutor 1)

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La variación intra-locutor en el nivel segmental

“nata” (locutor 2)

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La variación intra-locutor en el nivel suprasegmentalF0 en 6 repeticiones consecutivas de “La niña de Bali baila la rumba de moda”

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• En el proceso de percepción delhabla se identifican como elementosinvariantes fragmentos de la señalsonora que son articulatoria yacústicamente diferentes o variables

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Audición y percepción del habla

• Sistema auditivo

• Responsable de convertir losestímulos sonoros en informaciónasimilable por las áreas delcerebro especializadas en elprocesamiento del habla

" Sin audición no se da la percepción

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• La audición es un proceso fisiológico

"Transformación de la señalsonora -moléculas de aire envibración- en estímulos queprocesa el córtex auditivo -señaleseléctricas-

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DENES, P.B.- PINSON, E.N. (1963) The Speech Chain; the Physics and

Biology of Spoken Language. Garden City, N.Y.: Anchor Press / Doubleday

(Anchor Science Study Series). New York: W.H. Freeman, 1993 2nd Edition

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• Oído externo

• Recoge el sonido (medio aéreo)

• Oído medio

• Amplifica o reduce el sonido y lo transmite (medio aéreo)

• Oído interno

• Transforma el movimiento de las moléculas de aire enmovimientos de los líquidos que se encuentran en el interiorde la cóclea; así se produce la excitación de las célularnerviosas que se transmite al nervio auditivo

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• Audición

• Procesamiento físico de las diferencias acústicasentre [a] y [o]

• Percepción

• Identificación de /a/ y /o/ como sonidos con valorlingüístico contrastivo (/sal/-/sol/)

" Podemos oír una lengua desconocida, pero noidentificar unidades lingüísticas para extraer elsignificado codificado en la onda sonora

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• La audición es un proceso

fisiológico

• La percepción es un

proceso cognitivo

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habla



Joaquim Llisterri



!Los indicios acústicos en la


!Los indicios acústicos de los

elementos segmentales y de los

elementos suprasegmentales

!La percepción categorial del habla

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Los indicios acústicos en la percepción del

habla

• El oyente debe decodificar la onda sonora paraidentificar las unidades lingüísticas quecontiene

• Esta operación se basa en

• El contexto en el que se emite el enunciado

• La información acústica presente en la señalsonora

" Indicios acústicos (acoustic cues)

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habla

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habla

Indicios

acústicos Joaquim Llisterri



habla

Fonema Fonema

Rasgo

distintivo

Rasgo

distintivo

Rasgo

distintivoRasgo

distintivo

Indicio

acústicoIndicio

acústico

Indicio

acústico

Indicio

acústicoIndicio

acústico

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habla

• Propiedades acústicas de la onda sonora

• Parámetros con valores absolutos diferentes

para cada hablante

• Indicios acústicos

• Características acústicas de la onda sonora

relacionadas con una determinada clase de

sonidos

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habla

• Rasgo distintivo

• Conjunto de indicios acústicos que

permiten identificar una característica

fonética

• Fonema

• Conjunto de rasgos distintivos

simultáneos

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Los indicios acústico de los elementos segmentales

La sonoridad

[da] [ta]Barra de sonoridad

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Los indicios acústico de los elementos segmentales

El lugar de articulación

Transiciones formánticasJoaquim Llisterri


Los indicios acústicos de los elementos suprasegmentales

El acento

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Los indicios acústicos de los elementos suprasegmentales

La melodía

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Los indicios acústicos

• Elementos que aparecen enla señal sonora

• Permiten identificar ydiscriminar los sonidos delhabla

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La percepción categorial del habla

• Conocer una lengua implica saber

agrupar en una única categoría -

fonemas- sonidos que son acústicamente

diferentes

• Discontinuidad en las respuestas a

estímulos sonoros que corresponden a

fonemas diferentes

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Continuum acústico

[ba] - [da]

[ba] [da]

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Continuum acústico

[ba] - [da]

[ba] [da]

Frontera entre categorías

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continuum sonoro [b]-[d]-[g] sintetizado

con el Pattern Playback de los

laboratorios Haskins

http://www.haskins.yale.edu/Haskins/MISC/PP/bdg/bdg.html

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Pattern Playback Haskins Laboratories

http://www.haskins.yale.edu/Haskins/MISC/PP/pp.html

http://www.haskins.yale.edu/Haskins

http://www.haskins.yale.edu

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• La percepción categorialpone de manifiesto que en elhabla agrupamos en unamisma categoría sonidos quepueden ser acústicamentediferentes

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habla



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El estudio de la percepción categorial del

habla


en adultos


en el desarrollo lingüístico

!Procesamiento auditivo y

procesamiento fonético

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habla


en adultos





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La percepción categorial del habla en

adultos

• Estudios intra-lingüísticos de lapercepción categorial

• Percepción categorial del lugar dearticulación (/b/-/d/), del modo de

articulación (/b/-/m/) y de la sonoridad

(/b/-/p/)

• Percepción categorial de vocales ensílabas consonante-vocal

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adultos

• Estudios inter-lingüísticos de lapercepción categorial

• La categorización de los sonidosdepende de la primera lengua

• El mismo continuum acústico se divideen categorías diferentes según elinventario de fonemas de la primeralengua

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adultos

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adultos

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adultos

• El sistema fonológico de la primeralengua actúa como un filtro perceptivo ala hora de categorizar los sonidos de otralengua

• Interpretamos los sonidos de una LE enfunción del inventario de fonemas de laL1

" “Acento extranjero”

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adultos

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adultos

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adultos

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adultos

• Francés

Fonema /s/ “dessert”, “poisson” - fonema / z /

“desert”, “poison”

• Español

Fonema /s/ - alófono [z] “desde”, “mismo”

• Los hispanohablantes que aprenden francés nodiscriminan entre /s/ y /z/ ni en la percepciónni en la producción

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adultos

• La percepción de las categoríasfonológicas en la edad adulta

•Depende del inventario defonemas de la lengua

• Está condicionada por laestructura fonológica de la L1

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habla


en adultos





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La percepción categorial del habla en el

desarrollo lingüístico

• Experimentos sobre

percepción del habla en la

primera infancia

"Muestran la existencia de

discriminación categorial

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• Sucking Rate

• La frecuencia con la que el niño sorbe un

chupete aumenta con la presentación de un

estímulo que percibe como diferente

• Head Turning

• Cuando el niño percibe un estímulo como

diferente vuelve la cabeza hacia un altavoz

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EIMAS, P.D. (1985) "The perception of speech in early infancy",

Scientific American 252: 46-52; "La percepción del habla en la

primera infancia", Investigación y Ciencia 102: 24-31.

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EIMAS, P.D. (1985) "The perception of speech in early infancy",

Scientific American 252: 46-52; "La percepción del habla en la

primera infancia", Investigación y Ciencia 102: 24-31.

Joaquim Llisterri


EIMAS,

P.D. (1985)

"The

perception

of speech in

early

infancy",

Scientific

American

252: 46-52;

"La

percepción

del habla en

la primera

infancia",

Investigación

y Ciencia

102: 24-31.

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• Gran capacidad de discriminación en el nacimiento

• Capacidad progresivamente limitada en función de lascategorías fonológicas -distintivas- de la lengua delentorno

• Configuración del sistema perceptivo en los primeros 8-10 meses de vida

• Pérdida de la capacidad de discriminación de lascategorías fonológicas que no se dan en la L1

• Aumento de la sensibilidad en la discriminación de lascategorías fonológicas de la L1

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La percepción categorial del habla en el desarrollo lingüístico

La noción de prototipo

• Un prototipoprototipo es el caso más

representativo de una categoría

• Comparte el máximo de semejanzas

con los miembros de la categoría

• Presenta el máximo de diferencias

respecto a los miembros de otras

categorías

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Prototipos fonéticos

•Los hablantes puedenidentificar los “mejoresejemplos” o prototiposde una categoríafonética

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El efecto del imán perceptivo

• La discriminación fonética es más difícilentre muestras muy cercanas al prototipo

• El prototipo “atrae” los sonidos similares

• El efecto imán no se da en las fronterasentre las categorías fonéticas, en la quese encuentran los sonidos noprototípicos: reducción de las diferenciasen el centro de una categoría

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El efecto del imán perceptivo

HAWKINS, S. (1999) “Auditory capacities and phonological development: animal, baby and foreign

listeners”, in PICKETT, J.M. The Acoustics of Speech Communication. Boston: Allyn and Bacon. p.

190

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NLM, Native Language Magnet Model

• Capacidad innata de dividir la señal

sonora en categorías fonéticas

• Las fronteras entre categorías son, en

principio, las fronteras psicoacústicas

naturales

• El aprendizaje de la lengua implica la

reorganización del espacio perceptivo

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Desarrollo del espacio vocálico según el modelo NLM

HAWKINS, S. (1999) “Reevaluating assumptions about speech perception: interactive and

integrative theories”, in PICKETT, J.M. The Acoustics of Speech Communication. Boston: Allyn

and Bacon. p. 251

Estado inicial en

el que el espacio

vocálico está

estructurado en

función de las

fronteras

auditivas

naturales

Joaquim Llisterri






and Bacon. p. 251

Desarrollo de

imanes

perceptivos

propios de una

lengua hacia los

6 meses de

edad.

Existe aún

sensibilidad a

las fronteras

auditivas

naturales

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and Bacon. p. 251

Estableci

miento de

las

fronteras

específicas

de la

lengua

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• Los niños menores de ! 10 mesespueden percibir categorialmentecontrastes fonológicos que no sonpropios de la lengua del entorno

• Más adelante esta capacidad serestringe en función de la lenguaque se adquiere

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habla


en adultos





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Procesamiento auditivo y procesamiento

fonético

• ¿La capacidad de discriminar

mejor entre categorías

fonológicas que entre sonidos

acústicamente similares

responde a las características del

sistema auditivo?

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fonético

• Las chinchillas discriminan de un modo

categorial entre sonidos que son

fonológicamente diferentes en las lenguas

• Segmentación de un continuum sonoro

/pa - ta - ka/ en modo análogo al humano

• Resultados similares en primates y en

aves

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fonético

• Las fronteras perceptivas entre categorías fonológicas

podrían estar parcialmente relacionadas con la

capacidad de discriminación del sistema auditivo

• Las diferencias acústicas que nuestro oído puede

discriminar mejor serían las que se utilizarían para

diferenciar entre categorías fonológicas en las lenguas

• Algunos contrastes fonológicos en las lenguas serían

naturales en función de las capacidades del oído

humano

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fonético

• Modo de percepción “auditivo”

• Modo de percepción “fonético”

"Aplicado cuando debe

extraerse información

lingüística de una señal sonora

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habla



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La segmentación y las unidades de


!La segmentación del

habla

!Las unidades de la


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habla

!Las unidades de la


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La segmentación del habla

• Segmentación

• Una de las primeras etapas en el

proceso de percepción

• Tiene como objetivo la

identificación de las unidades

lingüísticas

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• Información usada en la segmentación

• Segmental

• Indicios acústicos de fonemas y

alófonos

• Suprasegmental o prosódica

•Acento, melodía y ritmo

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La melodíaF

recu

enci

a d

e v

ibra

ció

n

de

las

cuer

da

s v

oca

les

Tiempo

Tonos agudos

Fre

cuen

cia

fu

nd

am

enta

l

Tonos graves

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La melodía

• Con el contenido segmental

“ausente” se pueden

identificar algunas

características prosódicas de

los enunciados

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• Información usada en la

segmentación

• Fonotáctica

•Combinaciones posibles de

sonidos en el interior de una

palabras y entre palabras

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• La segmentación de la señalsonora se fundamenta enindicios acústicos segmentales,suprasegmentales (prosódicos) yen información fonotáctica

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habla

!Las unidades de la


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Las unidades de la percepción del habla

• Rasgos acústico-fonéticos

• Elementos directamente presentes en la

señal sonora

• El sistema perceptivos aprende a extraer y a

procesar

• Detectados a partir de los indicios acústicos

que caracterizan las diversas clases de

sonidos

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•Fonemas

•Sonidos quecontrastansignificados en unadeterminada lengua

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• Alófonos

•Variantes condicionadas por elcontexto

• Se considera el papel delcontexto fonético y de lacoarticulación

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• Sílabas

• Conjunto de fonemas organizados

alrededor de un núcleo (vocálico)

• Identificadas intuitivamente

incluso por hablantes no

alfabetizados

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• Sílabas

• Tiempo de reacción más corto en la

identificación de la sílaba [sis] en

[sis.te.ma] que en [si.mi.lar]

• El papel de la sílaba en la percepción

puede variar en función de las

características rítmicas de la lengua

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Las unidades en la percepción del habla

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Las unidades en la percepción del habla

• Se han propuestodiferentes unidades de lapercepción del habla:rasgos acústico-fonéticos,alófonos, fonemas y sílabas

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!La percepción delhabla

!Modelos de percepcióndel habla

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Modelos de percepción del habla

!Modelos activos

!Teoría motriz

!Teoría del análisis por síntesis

!Modelos pasivos

!Modelos auditivos

!Modelos de detección de rasgos

!Redes neuronales

!La teoría cuántica

!El modelo de la hiper y la hipo articulación

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!Las teorías motrices

!Las teorías auditivas

!El papel de la señal y el

papel del contexto en la


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• Un modelo de la percepción del habla

debe explicar, al menos, dos aspectos del

proceso de percepción:

• La variación inter-locutor y la

variación intra-locutor

• La segmentación del continuum

sonoro en unidades lingüísticas

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• Para explicar la segmentación debe tenerse encuenta que

• La coarticulación hace que en un mismofragmento de la señal sonora se encuentresolapada información sobre más de unaunidad lingüística

• Señales acústicamente diferentes puedenaportar información sobre la misma unidadlingüística

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Modelos activos

La teoría motriz de la percepción del habla

• Motivados por la ausencia de invariancia

acústica y perceptiva

• Diferentes configuraciones acústicas pueden

ser percibidas como el mismo segmento

fonológico

• La misma configuración acústica puede ser

percibida como un segmento fonológico

diferente en función del contexto

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Modelos activos


[ti] [tu]

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Modelos activos


• La transición del segundo formante

(F2) es descendente en [ti] y

ascendente en [tu]

• Ambas transiciones constituyen

indicios acústicos del lugar de

articulación de [t]

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BLUMSTEIN, S. E. (1980) "Speech Perception: An Overview", in YENI-

KOMSHIAN, G. - KAVANAGH, J.F.-FERGUSON, C.A. (Eds.) Child

Phonology. Vol. II: Perception. New York: Academic Press. pp. 9-21.

Joaquim Llisterri


Modelos activos


• Los experimentos sobre percepcióncategorial muestran la existencia desaltos abruptos entre categoríasfonológicas

• Puede pensarse que al igual que nopercibimos sonidos intermedios entrecategorías tampoco somos capaces deproducirlos

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Modelos activos


• La investigación sobre elementosinvariantes se desplaza del estudio de laseñal acústica al estudio de la articulación

• No se encuentra un único conjunto demovimientos articulatorios asociados entodos los contextos a la producción deuna unidad lingüística

" Coarticulación

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Modelos activos


• Gesto articulatorio

• Representación abstracta del conjunto

de movimientos articulatorios

realizados para la producción de un

sonido

• La percepción consiste en “recuperar” la

intención articulatoria del hablante

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Modelos activos


• Se establece una relación directa entre la producción yla percepción

• Percepción del habla

• Reconocimiento del gesto articulatorio que da lugara una unidad lingüística codificada en la ondasonora

• El emisor utiliza su conocimiento interiorizadosobre la producción de cada sonido

Joaquim Llisterri


Modelos activos


• El gesto articulatorio abstracto

sería una unidad de la

percepción

• Existiría un módulo

especializado en el

procesamiento del lenguaje

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La Teoría Motriz (Motor Theory)

• La percepción del habla conlleva la decodificación dela relación entre la onda sonora y la producción de losgestos articulatorios

• Los gestos articulatorios actúan de mediador entre elestímulo acústico y su percepción

• En la percepción el hablante realiza una comparaciónentre la señal sonora y sus conocimientos de losmecanismos de control de la articulación

Joaquim Llisterri


LIBERMAN, A.- COOPER, F.- SHANKWEILER, D.- STUDDERT

KENNEDY, M. (1967) "Perception of the Speech Code",

Psychological Review, 74, 6 : 431-459

"Though we can not exclude the possibility that a purely auditive

decoder exists, we find it more plausible to assume that speech is

perceived by processes that are also involved in its production. The

most general and obvious motivation for such a view is that the

perceiver is also a speaker and must be supposed, therefore, to

possess all the mechanisms for putting language through the

successive coding operations that result eventually in the acoustic

signal. It seem unparsimonious to assume that the speaker-listener

employs two entirely separate processes of equal status, one for

encoding language and the other for decoding it. A simpler

assumption is that there is only one process, with appropriate

linkages between sensory and motor components” (p.452)

Joaquim Llisterri


PAAP, K.R. (1975) "Theories of Speech Perception", in

MASSARO, D.W. (Ed.) Understanding Language. New

York: Academic Press. pp. 151-207.

•Solapamiento de rasgos

articulatorios en la sílaba

•Solapamiento de

información acústica

correspondiente a

diferentes segmentos

•Adaptado de Liberman

(1970) y Cooper (1972)Joaquim Llisterri


PAAP, K.R. (1975) "Theories of

Speech Perception", in

MASSARO, D.W. (Ed.)

Understanding Language. New

York: Academic Press. pp. 151-

207.

• La

decodificación

del mensaje se

lleva a cabo

comparando la

señal acústica

con los

comandos

neuromotores

que se activarían

en la producción

• Liberman et al

(1965)

Joaquim Llisterri


KLATT, D. H. (1988) "Review of Selected Models of Speech Perception",

Speech Communication Group Working Papers 17. Cambridge, Mass.:

Research Laboratory of Electronics, MIT. pp. 201-262.

Joaquim Llisterri


La Teoría Motriz Revisada

• La unidad básica común a la producción y lapercepción es el gesto articulatorio

• Los gestos articulatorios son unidades de producción abstractas, subyacentes eintencionales asociadas a los segmentosfonológicos

• La percepción se lleva a cabo interpretandodirectamente los gestos articulatoriossubyacentes a los estímulos acústicos

Joaquim Llisterri


LIBERMAN, A.M.- MATTINGLY, I. (1986) "The Motor

Theory of Speech Perception Revised", Cognition 21: 1-36

"The first claim of the motor theory is that the objects of

speech perception are the intended phonetic gestures of

the speaker, represented in the brain as invariant motor

commands that call for movements of the articulators

through certain linguistically significant configurations,

These gestural commands are the physical reality

underlying the traditional phonetic notions - for example

"tongue backing", "lip rounding" and "jaw raising" -

that provide the basis for phonetic categories" (p. 2)

Joaquim Llisterri




" (...) perception of the gestures occurs in a

specialized mode, different in important ways

from the auditory mode, responsible also for the

production of phonetic structures, and part of

the larger specialization for language. The

adaptive function of the perceptual side of this

mode (...) is to make the conversion from acoustic

signal to gesture automatically (...)” (p.3)

Joaquim Llisterri




"On the one side of the module, the motor

gestures are not the means to sounds designed to

be congenial to the ear; rather, they are, in

themselves, the essential phonetic units. On the

other side, the sounds are not the true objects of

perception, made available for linguistic

purposes in some common auditory register:

rather, they only supply the information for

immediate perception of the gestures" (p.31)

Joaquim Llisterri


La Teoría del Análisis por Síntesis

• La percepción se basa en un sistema decomparación entre el análisis del estímulo y losmodelos generados por un conjunto de reglas

• Las reglas que crean los modelos abstractoscon los que se compara el estímulo soncomunes a la producción y a la percepción

• La comparación se lleva a cabo mediante uncatálogo de descripciones articulatorias yrepresentaciones auditivas

Joaquim Llisterri


PAAP, K.R. (1975) "Theories of Speech Perception", in MASSARO, D.W.

(Ed.) Understanding Language. New York: Academic Press. pp. 151-207.

Halle & Stevens (1964) Joaquim Llisterri





Halle &

Stevens (1964)

Joaquim Llisterri


Modelos

activos

KLATT, D. H. (1988) "Review of Selected Models of Speech

Perception", Speech Communication Group Working Papers 17.

Cambridge, Mass.: Research Laboratory of Electronics, MIT.

pp. 201-262.Joaquim Llisterri


Las teorías motrices

• Las teorías motrices de la

percepción del habla postulan una

relación directa entre la percepción

y la producción y la existencia de un

módulo específico para el

procesamiento fonético del habla

Joaquim Llisterri








Joaquim Llisterri


Modelos Pasivos

Las teorías auditivas

• El oyente es sensible únicamente a las

estructuras acústicas distintivas

• Los estímulos se comparan con

representaciones internalizadas de cada

una de las categorías fonéticas o se

analizan para encontrar su estructura

acústica

Joaquim Llisterri


Modelos Pasivos


• Fundamentados en la existencia de un

mecanismo de detección de indicios

acústicos o de rasgos fonéticos

• Basados en la comparación entre la señal

sonora y un conjunto de plantillas o

patrones acústicos previamente

almacenados

Joaquim Llisterri


Modelos Pasivos


• El análisis auditivo extrae estructuras

subfonémicas de tipo auditivo relacionadas con

los rasgos distintivos

• A partir de la extracción de parámetros

acústicos se lleva a cabo la detección de

segmentos fonéticos, con los que se construyen

las unidades mayores hasta llegar a la

decodificación completa del mensaje

Joaquim Llisterri


PAAP, K.R. (1975) "Theories of Speech Perception", in MASSARO, D.W.

(Ed.) Understanding Language. New York: Academic Press. pp. 151-207.

Fant (1967)

Joaquim Llisterri


Modelos Pasivos


• Los modelos auditivos llevan al

desarrollo de modelos de extracción

directa de rasgos fonéticos o

modelos de detección de rasgos

Joaquim Llisterri





Modelo de

percepción

del habla

basado en la

detección de

rasgos

Joaquim Llisterri


LAFS, Lexical Access from Spectra

(Klatt, 1979)

• Diccionario de espectros prototípicosdisponible en la memoria

• Almacena las combinaciones desonidos (CV, por ejemplo) existentesen la lengua

• El diccionario se compara con el análisisauditivo de la señal sonora que llega aloído

Joaquim Llisterri


Espectros y

espectrogramas de las

vocales [i], [a], [u]

La configuración

de los formantes

es responsable de

las diferencias de

timbre entre

vocales

Joaquim Llisterri


Formantes de las vocales del catalán

Joaquim Llisterri


Vocales del catalán filtradas

Joaquim Llisterri


Vocales del catalán filtradas

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FLMP, Fuzzy Logical Model of Speech Perception

Massaro et al.

• Identificación de rasgos acústico-fonéticos que se encuentran en laseñal sonora

• Evaluación de la probabilidad deaparición de un rasgo empleandotodas las fuentes de informacióndisponibles

Joaquim Llisterri


FLMP, Fuzzy Logical Model of Speech Perception

Massaro et al.

• Comparación de las hipótesis con un conjuntode prototipos de fonemas

• Descripción de los rasgos acústicos yfonéticos que idealmente caracterizarían acada fonema

• Determinación del grado de adecuación entrelos prototipos de fonemas almacenados en lamemoria y los rasgos detectados en la señalsonora

Joaquim Llisterri


LAFF, Lexical Access from Features

Stevens et al.

• Las palabras estarían representadas en

el léxico mediante patrones de rasgos

distintivos

• En la percepción el oyente busca los

indicios acústicos o perceptivos de los

rasgos distintivos y los compara con los

patrones almacenados en la memoria

Joaquim Llisterri


ALARCOS, E. (1950) Fonología española. Madrid:

Gredos (Biblioteca Románica Hispánica, Manuales, 1),

1965 4a ed ampliada y revisada.

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Correlatos acústicos y perceptivos de los

rasgos distintivos

Joaquim Llisterri


La Teoría Cuántica (Quantal Theory)

• Establece las relaciones entre las propiedadesarticulatorias, acústicas y auditivas

• En ciertos casos la configuración articulatoria puedevariarse sin variaciones importantes en el resultado

acústico

• En ciertos casos, un pequeño cambio en la configuración articulatoria produce cambiosimportantes en la configuración acústica

• El mismo fenómeno sucede entre las característicasacústicas y la respuesta auditiva

Joaquim Llisterri


STEVENS, K.N. (1989) "On the quantal nature of

speech", Journal of Phonetics 17, 1/2: 3-45.

Joaquim Llisterri



• Si el valor de un parámetro acústico

supera el nivel umbral se produce un

cambio en el nivel de la respuesta

auditiva

• La relación entre características

acústicas y auditivas no es continua, sino

cuántica

Joaquim Llisterri



speech", Journal of Phonetics 17, 1/2: 3-45.R

esp

ues

ta a

ud

itiv

a

Parámetro acústico

Respuesta

auditiva

estable A

Respuesta

auditiva estable B

Umbral

Umbral

Joaquim Llisterri



• Discontinuidad entre las características

acústicas y la respuesta auditiva

• Entre 800Hz y 3000Hz las fibras del nervio

auditivo responden a la frecuencia a la que

se encuentran los picos de los formantes

vocálicos más que a la frecuencia

característica de la parte correspondiente de

la membrana basilar en la que se encuentran

Joaquim Llisterri



• Discontinuidad entre las característicasacústicas y la respuesta auditiva

• Por encima de 3000Hz y con espectrosde ruido las fibras del nervio auditivoresponden según la frecuenciacaracterística de la partecorrespondiente de la membranabasilar en la que se encuentran

Joaquim Llisterri



• La diferencia entre los dos tipos de respuesta vienedada por la amplitud de la banda de los filtros (bandascríticas) del sistema auditivo

• Entre 800Hz y 3000Hz la amplitud de banda de los formanteses menor que la del filtro auditivo

• En un espectro de ruido con frecuencia superior a 3000Hz lasamplitudes se aproximan

• De este modo se crea una discontinuidad en lasrespuestas del sistema auditivo a diferentes estímulosacústicos

Joaquim Llisterri



Sin

cro

nía

Ex

cita

ció

n F

ibra

/P

ico

Esp

ectr

al

Amplitud de banda del estímulo

Vibración de la membrana

basilar en función del estímulo

Vibración de la frecuencia

Característica de la fibra

Umbral

Joaquim Llisterri



speech", Journal of Phonetics 17, 1/2: 3-45.

" (...) there are some articulatory states or configurations or gestures

that give rise to well-defined patterns of auditory response in a

human listener, such that these patterns are not strongly sensitive to

small perturbations or inaccuracies in the articulation. These

patterns are distinctive in the sense that if some articulatory

parameter crosses over a threshold region there will be a significant

change in the auditory response (...) We suggest that this tendency

for quantal relations between articulatory and acoustic parameters

and between acoustic and auditory parameters is a principal factor

shaping the inventory of articulatory states or gestures and their

acoustic consequences that are used to signal distinctions in

language” (p.3)

Joaquim Llisterri


Modelos de Procesado en Paralelo

• Modelos de extracción de rasgos basados enredes neuronales

• Una red está formada por unidades deprocesamiento interconectadas.

• Las unidades se activan según la informaciónque reciben de las unidades del nivel inferior alas que están conectadas y envían informacióna otras unidades del nivel superior a las quetambién están conectadas

Joaquim Llisterri


Modelos de Procesado en Paralelo

• Cada unidad tiene su umbral de

excitación y de inhibición

• El grado de excitación depende de la

fuerza del estímulo

• El reconocimiento es el resultado de la

combinación de la acción en paralelo de

todas las unidades de la red

Joaquim Llisterri





La unidad de

procesamiento

clasifica los

patrones de

activación de

entrada

Joaquim Llisterri


McCLELLAND, J.L.- ELMAN, J.L. (1986) "The TRACE Model of

Speech Perception", Cognitive Psychology 18: 1-86.

• Primer nivel: detectores de rasgos fonéticos

extraídos a partir de las propiedades

espectrales de la señal acústica

• Segundo nivel: decisiones fonémicas en función

de los rasgos fonéticos detectados

• Tercer nivel: detección de palabras en función

de las unidades fonémicas detectadas

Joaquim Llisterri





El modelo

TRACE

McLelland

& Elman

(1986)

Joaquim Llisterri


McCLELLAND, J.L.- ELMAN, J.L. (1986) "The TRACE Model of

Speech Perception", Cognitive Psychology 18: 1-86.

" (...) the unit for /g/ has mutually excitatory connections with units forwords containing /g/, and has mutually inhibitory connections with units forother phonemes. When the activation of a unit exceeds some thresholdactivation value, it begins to influence the activation of other units via itsoutgoing connections; the strength of these signals depends on the degree ofthe sender's activation. The state of the system at a given point in timerepresents the current status of various possible hypothesis about the input:information processing amounts to the evolution of that state over time.Throughout the course of processing, each unit is continually receiving inputfrom other units, continually updating its activation on the basis of theseinputs, and, if it is over threshold, it is continually sending excitatory andinhibitory signals to other units. This "interactive-activation" process allowseach hypothesis both to constrain and be constrained by other mutuallyconsistent or inconsistent hypotheses"(p. 3)

Joaquim Llisterri


Modelos Pasivos


• Los modelos auditivos de percepción del hablapostulan la existencia de mecanismos dedetección de indicios, de rasgos acústico-fonéticos o de rasgos distintivos

• La percepción se lleva a cabo medianteprocedimientos de comparación conrepresentaciones almacenadas en la memoria

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Joaquim Llisterri


El modelo de la Hiperarticulación y la

Hipoarticulación (Lindblom, 1990)

• El objetivo de la comunicación es

transmitir información del emisor al

receptor mediante una onda sonora

• La comunicación se da en un

contexto que condiciona el modo de

producción del habla

Joaquim Llisterri




• Contexto que dificulta la

inteligibilidad

"Estilo hiperarticulado

• Contexto que permite predecir el

mensaje o énfasis en el contacto

"Estilo hipoarticulado

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• Problemas en la definición de lainvarianza a distintos niveles:

• Articulatorio

•Objetivos espaciales que debealcanzar el locutor para laproducción de un determinadosegmento

Joaquim Llisterri




• Problemas en la definición de la

invarianza a distintos niveles:

•Acústico

•Propiedades espectrales de

cada clase de consonantes

Joaquim Llisterri




• Problemas en la definición de la invarianza a distintosniveles:

• Auditivo

•Mantenimiento de elementosconstantes como el timbre vocálico apesar de cambios en el sexo, la edado el esfuerzo vocal del hablante

Joaquim Llisterri




• La invarianza debe definirse en función

de la comprensión del mensaje por parte

del oyente

• La percepción del habla es el resultado

de una combinación entre la información

contextual y la información presente en

la señal acústica

Joaquim Llisterri




• El comportamiento articulatorio se rige por la

plasticidad - reorganización orientada hacia el

oyente - y la economía - simplificación en

beneficio del hablante -

• El comportamiento auditivo se rige por la

información presente en la señal acústica

modulada por la información existente en el

contexto

Joaquim Llisterri




• La variabilidad fonética es el

resultado de la adaptación al

intercambio de información entre el

hablante y el oyente

Joaquim Llisterri


LINDBLOM, B. (1990) "Explaining Phonetic Variation: A Sketch of the H and H

Theory", in HARDCASTLE, W.J.- MARCHAL, A. (Eds.) Speech Production and

Speech Modelling. Dordecht: Kluwer Academic Publishers (NATO ASI Series D:

Behavioural and Social Sciences, vol 55) pp. 403-439.

Joaquim Llisterri




• Para que el habla sea inteligible la suma de lainformación explícita en la onda sonora y lainformación contextual debe alcanzar un ciertoumbral

• Variabilidad adaptativa en el comportamiento delhablante

• Necesidad de un contraste suficiente entre lascaracterísticas de la señal para llegar a ladiscriminación de las unidades que permita lacomprensión del mensaje

Joaquim Llisterri


El modelo H&H

• La percepción del habla puedeconsiderarse el resultado de lainteracción entre la señal sonora y lasituación comunicativa

• Ambas se complementan para que latransmisión de la información se realicedel modo más eficiente posible

El habla como se al sonora -...

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