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Welchen Effekt hat uneinheitliches Vokaltraktwachstum auf die Formanten
eines Vokals?
Hauptseminar: Speaker Characteristics Venice International University
Dozent: Prof. Dr. Jonathan Harrington
Referentin: Veronika NeumeyerInstitut für Phonetik und SprachverarbeitungLudwig-Maximilians-Universität München
17. Oktober 2007
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Überblick
Grundlagen Theorie Studie von Lucie Ménard et al.
Experiment 1 Experiment 2 Ergebnisse
Fazit
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GrundlagenMundhöhle und Rachenraum
Aufteilung des Mundraumes
in drei Bereiche:
Mundhöhle Verengungsstelle Rachenraum
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GrundlagenVokaltrakt
durchschnittliche Länge des Vokaltraktes bei
Neugeborenen: 7,1 cm 4 jährigen Kindern: 10,5 cm Erwachsenen
Frau: 14,3 cm Mann: 16 cm
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GrundlagenFormanten - Vorderrohr
Vorderrohr einseitig geöffnete Röhre
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GrundlagenFormanten - Hinterrohr
Hinterrohr beidseitig geschlossene Röhre
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GrundlagenFormanten - Helmholtz-Resonator
Hinterrohr + Verengungsstelle
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Grundlagenuneinheitliches Vokaltraktwachstum
Länge des Vokaltraktes eines Kindes oder einer Frau kann nicht mit einem Faktor multipliziert werden um die Vokaltraktlänge eines Mannes zu erreichen
erwachsener Mann: Rachenraum ungefähr so lang wie Mundhöhle
erwachsene Frau: Rachenraum kürzer als Mundhöhle
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Grundlagenuneinheitliches Vokaltraktwachstum
Verhältnis Länge des Rachenraumes zu Länge der Mundhöhle bei Kindern 0,5 Erwachsenen Männern 1,1
Kinder haben bei der Geburt einen sehr kurzen Rachen verglichen mit dem Mundraum
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TheorieVergleich Kind - Erwachsener
Unterschied zwischen Kind und Erwachsenen
ist bei Formantwerten, die zum
Rachenraum gehören größer als bei
Formanten, die zum Mundraum, gehören
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Theorie
Kardinalvokale /i/ /y/ /u/ /a/
kleine Konstriktionsfläche Beziehung zwischen Formant und Mund-/bzw.
Rachenhöhle kann ohne Nebeneffekte untersucht werden
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Theorie artikulatorische Konfiguration bei /i/
/i/ (franz. „fit“)
gespreizte Lippen Zunge in einer hohen vorderen Position Konstriktion am vorderen Teil des Palatums
weites hinteres Rohr / Rachenraum enges vorderes Rohr / Mundhöhle
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Theorie Akustik bei /i/
Konstellation im Vokaltrakt entspricht Helmholtz-Resonator → F1
F2 = halbe Wellenlänge der Resonanzfrequenz der hinteren Röhre
F3 = halbe Wellenlänge der Resonanzfrequenz der vorderen Röhre
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TheorieVergleich Kind – Erwachsener für /i/
F2 steigt beim Kind mehr als F3
Differenz zwischen F2 und F3 kleiner
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Theorie artikulatorische Konfiguration bei /y/
/y/ (franz. „fut“)
Zunge in hoher, vorderer Position Lippenrundung
verlängert das vordere Rohr zugehöriger Formant sinkt
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TheorieAkustik bei /y/
Lippenrundung = labiale Röhre
Verengung und hintere Röhre bilden Helmholtz-Resonator → F1
Lippen und vorderer Hohlraum bilden Helmholtz-Resonator → F2
F3 = halbe Wellenlänge der Resonanzfrequenz vom hinteren Hohlraum
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TheorieVergleich Kind – Erwachsener für /y/
F3 steigt beim Kind mehr als F2
Differenz zwischen F2 und F3 beim Kind größer
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Theorie Akustik bei /y/ verglichen mit /i/
2 Möglichkeiten:
1. starke Verlängerung des vorderen Rohres
= Normalfall
→ F2 sinkt → F3 sinkt
2. schwache Verlängerung des vorderen Rohres
→ F2 bleibt gleich
→ F3 sinkt
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Theorie artikulatorische Konfiguration und Akustik bei /u/
/u/ (franz. „fou“)
Lippenrundung = labiale Röhre hinteres Rohr und Verengungsstelle bilden
Helmholtz-Resonator → F1 vorderes Rohr und labiale Röhre bilden
Helmholtz-Resonator → F2
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TheorieVergleich Kind – Erwachsener für /u/
alle Formanten steigen
Abstände zwischen F1 und F2 bleiben gleich
Grund: zwei Helmholtz-Resonatoren nicht nur Länge des Rohres sondern auch die
Querschnittsfläche spielt eine Rolle
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Theorie Akustik bei /a/
offenes /a/ (franz „fa“)
Einteilung in zwei Hohlräume schlecht möglich
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TheorieVergleich Kind – Erwachsener für /a/
Erwartungen von Ménard
F2 steigt beim Kind stark
F1 und F3 steigen weniger
Abstand zwischen F1 und F2 beim Kind viel größer
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Theorie Vergleich Kind - Erwachsener
Unterschied bei Frequenzen, die vom Rachenraum abhängen größer als bei Frequenzen, die vom Mundraum abhängen
/i, y, a/ stärker vom uneinheitlichen Vokaltraktwachstum beeinflusst wie /u/
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Theorie
erwachsener Mann: gepunktete Linie Kind: durchgezogene Linie B = hintere Röhre / F = vordere Röhre / H = Helmholtz-
Resonator
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Studie von Ménard et al.
Experiment 1: Produktion von natürlichen Vokalen
Experiment 2: VLAM Artikulationsmodell
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Experiment 1Produktion von natürlichen Vokalen
Versuchspersonen
3 Gruppen: 4-jährige: 5 Mädchen – Ø 3,9 8-jährige: 5 Mädchen – Ø 8,1 erwachsene: 4 Frauen, 1 Mann – Ø 24,6
Canadisch-Französisch Muttersprachler
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Experiment 1Produktion von natürlichen Vokalen
Auswahl der Versuchspersonen
Gespräch mit Versuchsleiter und Sprachpathologen
20dB-Hörtest
bei Kindern: Entwicklungstest
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Experiment 1Produktion von natürlichen Vokalen
Sprachmaterial
10 französische Vokale: /i, y, u, e, ø, o, ε, œ, , a/ jeweils 10 mal wiederholt Trägersatz: “V comme WORD” WORD, jeweiliger Vokal in wortinitialer Position nur V wurde verwendet Versuchsperson hört sich Äußerung zuerst gesprochen
von einem erwachsenen Sprecher an
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Experiment 1Produktion von natürlichen Vokalen
Akustische Analyse
F1, F2 und F3 jedes Vokals mit Praat extrahiert
Stichproben manuell nachgemessen – Abweichung gering
Ergebnisse wurden in Barkskala umgewandelt
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Experiment 2VLAM Modell
VLAM = variable linear articulatory model
bildet 2-dimensionale Abbildung des mittleren Querschnittes des Kopfes
bildet die zugehörige Area-Funktion, aus der die Frequenzen der Formanten und das Sprachsignal berechnet werden können
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Experiment 2VLAM Modell
7 Parameter: Rundung / Hervorstehen der Lippen Lippenöffnung Bewegung des Zungenkörpers Bewegung des Zungenrückens Bewegung der Zungenspitze Position des Kiefers Kehlkopfhöhe
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Experiment 2VLAM Modell
Länge des Mundraumes, Rachenraumes und Verengungsstelle können getrennt eingestellt werden
Zunge wächst proportional zum Palatum
Vokaltraktform kann nach Alter in Monaten eingestellt werden
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Experiment 2VLAM Modell
VLAM wurde anhand der Daten von
Goldstein (1980) kalibriert F0-Werte wurden anhand der Daten von
Beck (1997) ausgewählt Vokaltraktlängen und Länge der Röhren
stimmen mit MRI-Messungen überein von VLAM erzeugte Frequenzen wurden mit
reellen Daten verglichen - Übereinstimmung
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Experiment 2VLAM Modell
Modell wurde auf 3 Wachstumsstufen eingestellt:
4-jähriges Kind 8-jähriges Kind 21-jähriger erwachsener Mann (= voll entwickelt)
Werte der Grundfrequenz 4-jähriges Kind: 300Hz 8-jähriges Kind: 270Hz erwachsener Mann: 110Hz
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Experiment 2VLAM Modell
Verhältnis der vorderen zur hinteren Röhre: 4-jähriges Kind: 0,7 8-jähriges Kind: 0,8 erwachsener Mann: 1,1
Vokaltraktlänge: 4-jähriges Kind: 10,67cm 8-jähriges Kind: 12,65cm erwachsener Mann: 17,45cm
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Experiment 2VLAM Modell
2 Vokal-Sets: artikulatorische Konstriktion des Erwachsenen
wird auf Vokaltrakt der Kinder übertragen = „articulatory target“
Positionen der Vokale im Vokalraum des Erwachsenen werden im selben Verhältnis auf die Kinder übertragen
= „acoustic target“
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Experiment 2VLAM Modell Simulation von 7000 Vokalen pro Altersstufe
grün: 4-jährige rot: 8-
jährige blau: erwachsene
/i/ minimaler F1, maximaler F2 und F3 /y/ minimaler F1 F2 und F3 sehr eng /u/ minimaler F1
F1 und F2 in niedrigster Position
/a/ maximaler F1 F1 und F2 in höchster
Position
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Ergebnisse Experiment 1
![Page 39: Welchen Effekt hat uneinheitliches Vokaltraktwachstum auf die Formanten eines Vokals? Hauptseminar: Speaker Characteristics Venice International University](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062512/55204d6449795902118ba884/html5/thumbnails/39.jpg)
Ergebnisse Experiment 1
![Page 40: Welchen Effekt hat uneinheitliches Vokaltraktwachstum auf die Formanten eines Vokals? Hauptseminar: Speaker Characteristics Venice International University](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062512/55204d6449795902118ba884/html5/thumbnails/40.jpg)
Ergebnisse Experiment 1
Größenunterschiede der Ellipsen signifikant
umso jünger das Kind, umso größer die Ellipsen
kleinere Ellipsen bei vorderen Vokalen
Unterschied zwischen vorderen und hinteren Vokalen signifikant
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ErgebnisseExperiment 2
Vokaltrakt eines 4-jährigen * „acoustic target“ ° „articulatory target“
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ErgebnisseExperiment 2
durchgezogene Linie natürliche Sprache
gestrichelte Linie „acoustic target“
graue Linie „articulatory target“
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Ergebnisse Experiment 2
großer Unterschied zwischen Artikulation des Erwachsenen und des Kindes
Kind passt sich dem „acoustic target“ des Erwachsenen an
verwendet ausgleichende Artikulationsstrategien
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Fazit uneinheitliches Vokaltraktwachstum:
Unterschied Kind – Erwachsener bei Formanten die vom Rachenraum beeinflusst werden größer, als bei Formanten , die vom Mundraum beeinflusst werden
→ unterschiedliche Formantmuster, bzw. Abstände zwischen den Formanten
Akustik Erwachsener Vorbild für Kinder
→Kinder verwenden Kompensationsstrategien
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Danke
für Ihre Aufmerksamkeit!!!