Talbehandling är den process genom vilken talsignaler tolkas, förstås och påverkas. Det hänvisar specifikt till bearbetning av mänskligt tal av datoriserade system, som i röstigenkänningsprogram eller röst-till-text-program. Talbehandling är viktig för många områden för både teoretisk och praktisk användning, allt från röstaktivering och kontroll i telefoner till utveckling av funktionell artificiell intelligens inom datavetenskap. Tolkning och produktion av sammanhängande tal är båda viktiga vid bearbetning av tal; Vissa problem gynnar dock den ena framför den andra, eftersom tillämpningsbehoven för talbehandling är mycket olika.
Taligenkänning är en av de viktigaste aspekterna av talbehandling eftersom det övergripande syftet med att bearbeta tal är att förstå och agera på talat språk. En vanlig tillämpning av taligenkänning är enkel tal-till-text-konvertering, som används i många ordbehandlingsprogram. Många applikationer kräver mycket högre precision än vad som behövs för programvara för konvertering av tal till text. Det finns till exempel ett stort intresse för att använda taligenkänning i militära flygplan för att minska visst pilotansvar och påfrestningar. För att precision och noggrannhet ska uppnås är det nödvändigt för talaren att kalibrera igenkänningsmjukvaran till sin egen röst och sin egen talstil.
Högtalarigenkänning, en annan del av taligenkänning, är en annan mycket viktig aspekt av taligenkänning, även om den ännu inte är lika allmänt tillämpad som allmän taligenkänning. Medan taligenkänning hänvisar specifikt till att förstå vad som sägs, är talarigenkänning bara oroad över vem som talar. Att validera talarens identitet kan vara en viktig säkerhetsfunktion för att förhindra obehörig åtkomst till eller användning av ett datorsystem.
En annan komponent i talbehandling är röstigenkänning, som i huvudsak är en kombination av tal- och talarigenkänning. Röstigenkänning inträffar när taligenkänningsprogram behandlar talet från en känd talare; sådana program kan i allmänhet tolka en känd talares tal med mycket större noggrannhet än en slumptalares.
Ett annat ämne för studier inom området talbehandling är röstanalys. Röstanalys skiljer sig från andra ämnen inom talbearbetning eftersom den egentligen inte handlar om talets språkliga innehåll. Det handlar främst om talmönster och ljud. Röstanalys kan användas för att diagnostisera problem med stämbanden eller andra organ relaterade till tal genom att notera ljud som tyder på sjukdom eller skada. Ljud och stressmönster kan också användas för att avgöra om en individ talar sanning, även om denna användning av röstanalys är mycket kontroversiell.