1 / 27

Vokale und die Quantaltheorie

Vokale und die Quantaltheorie. Jonathan Harrington. Vokale und die Quantaltheorie. 1. die Berechnung von Formanten in einem ein 3-Rohr System. 1(a) Hinterrohr, 1 (b)Helmholzresonator, Vorderrohr. 2. Daraus ergibt sich:.

grant
Download Presentation

Vokale und die Quantaltheorie

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Vokale und die Quantaltheorie Jonathan Harrington

  2. Vokale und die Quantaltheorie. 1. die Berechnung von Formanten in einem ein 3-Rohr System. 1(a) Hinterrohr, 1 (b)Helmholzresonator, Vorderrohr. 2. Daraus ergibt sich: Es gibt artikulatorisch-akustische stabile Regionen = Aenderungen in der Vokaltraktgestaltung kaum Formant-Aenderungen zur Folge haben. 3.

  3. Die Stelle der geringsten Verengung Wie Konsonanten haben Vokale eine gewisse 'Artikulationsstelle' oder Stelle der geringsten Verengung, die: • zwischen dem Glottis und hartem Gaumen gebildet wird • einen bedeutenden Einfluss auf das akustische Signal ausübt Stelle der geringsten Verengung [i] [A]

  4. Allgemeines Drei-Rohrmodell für Vokale Verengungsrohr L cm a cm2 Vorderrohr Hinterrohr L cm a cm2 Wegen dieser Verengungsstelle wird der Mundraum in drei Räume aufgeteilt, die mit drei Röhren entsprecherender Länge modelliert werden können. Diese Parameter entsprechen der Länge und Querschnittsfläche vom jeweiligen Rohr

  5. [u] 1. Verengungsstelle [y] 2. Rohrlänge [E] 3. Verengungsbreite Beitrag der Röhre zur Akustik der Vokale [i] Alle Röhre tragen zur Akustik/Formanten bei, diese Merkmale jedoch am meisten (in dieser Reihenfolge):

  6. Kaum akustische Unterschiede wegen: Der Biegung vom Vokaltrakt » Kleine Variationen in der Breite hinter oder vor der maximalen Verengung »

  7. Drei-Rohr Modell: Festgelegte Parameter L = 16.5 cm Avg = 0.1 cm2 Ah = 4 cm2 Verengungsrohr Vokaltraktlänge, L = 16.5 cm Lvg = 2 cm Verengungsrohr-Länge Lvg = 2 cm Verengungsrohr-Querschnittsfläche Avg = 0.1 cm2 Hinterrohr-Querschnittsfläche = 4 cm2 Glottis Lippen Vorderrohr Hinterrohr

  8. Drei-Rohr Modell: Veränderliche Parameter Die Länge vom Hinterrohr Lh Die Länge vom Vorderrohr, Lv wird dementsprechend geändert, sodass die Gesamtlänge vom Vokaltrakt, L, bei 16.5 cm konstant bleibt L = 16.5 cm 2 cm [i] Lv = 4.5 cm Lh = 10 cm 2 cm [u] Lv = 10.5 cm Lh = 4 cm

  9. Formantberechnung in einem Dreirohrmodell 1. Hinterrohr:ein Rohr an beiden Enden geschlossen 2. Hinter- und Verengungsrohr zusammen: Helmholtzresonator (Physiker: Hermann von Helmholtz) 3. Vorderrohr: Rohr hinten geschlossen, vorne offen Glottis Lippen Die Formantwerte können aus der Zusammensetzung von drei Rohrensystemen modelliert werden, angenommen dass, der Ein- und Ausgang zum Verengungsrohr klein ist

  10. 1. Hinterrohr Zum Beispiel für F2 im Hinterrohr für Lh = 13 cm Formanten in einem Rohr, an beiden Enden geschlossen n: die Formantnummer c: die Schallgeschwindigkeit L=16.5 cm Lv = 1.5 cm Lh = 13 cm Lvg=2 cm

  11. Nomogramm vom Hinterrohr L=16.5 cm Lv = 1.5 cm Lh = 13 cm 2692 Hz Lvg=2 cm F2h »2692 Hz Nomogramm: Eine Abbildung, in der gleichzeitig mehrere Skalen gezeigt wird Lv: Vorderrohrlänge (cm) 13.5 10.5 7.5 5.5 3.5 1.5 0 5000 3000 Frequenz (Hz) 1000 0 1 3 5 7 9 11 13 15 Lh: Hinterrohlänge (cm)

  12. F3h F2h F1h Nomogramm vom Hinterrohr (fortgesetzt) Damit wir den Einfluss der Hinterrohrlänge auf die Formanten feststellen können, wird F1-F3 für das Hinterrohr für alle möglichen Lh-Werte berechnet Lv: Vorderrohrlänge (cm) 13.5 10.5 7.5 5.5 3.5 1.5 0 Hinterrohrformanten 5000 2692 Hz 3000 Frequenz (Hz) 1000 0 1 3 5 7 9 11 13 15 Lh: Hinterrohlänge (cm)

  13. 2. Helmholtzresonator (p =3.141593..) zB für Lh = 8 cm Lv = 2 cm Lh (variabl) Ah = 4 cm2 Av = 0.1 cm2

  14. Nomogramm vom Hinterrohr und Helmholtzresonator FHELM 220 Hz Lv (cm) 13.5 11.5 9.5 7.5 5.5 3.5 1.5 0 0 5000 F3h 4000 F2h 3000 Frequenz (Hz) F1h 2000 1000 0 Lh (cm) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 11 13 15

  15. 3. Vorderrohr zB was ist F1v, wenn Lv = 6.5 cm? Rohr hinten geschlossen, vorne offen:

  16. F3v F2v F1v Nomogramm: Alle 3 Röhre zusammen Lv (cm) 13.5 11.5 9.5 7.5 5.5 3.5 1.5 0 0 5000 F3h 4000 Frequenz (Hz) F2h 3000 F1h 2000 FHELM 1000 0 Lh (cm) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 11 13 15 Die tatsaechlich vorkommenden Formanten in einem Drei-Rohr-System lassen sich aus den unteren n Formanten von allen Röhren erstellen…

  17. Was sind F1-F5 für dieses 3-Rohr-System? F5 (=F3h) = 4773 Hz X 2 cm 3.5 cm Lh = 11 cm F4 (=F2h) = 3182 Hz X X F3 (=F1v) = 2500 Hz X F2 (=F1h) = 1591 Hz F1 (=FHELM) = 188 Hz X Formanten in einem Dreirohrsystem Lv (cm) 13.5 11.5 9.5 7.5 5.5 3.5 1.5 0 0 5000 4000 3000 2000 1000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 11 13 15 Lh (cm)

  18. 13.5 10.5 8.5 6.5 4.5 2.5 0.5 0 5000 4000 3000 2000 1000 F3 F2 0 F1 1 3 5 7 9 11 13 15 Nomogramm: Drei-Rohr-System Drei-Rohr-System Individuelle Röhre Lv (cm) 13.5 10.5 8.5 6.5 4.5 2.5 0.5 0 Frequenz (Hz) Lh (cm) 1 3 5 7 9 11 13 15

  19. Quantal-Theorie der gesprochenenSprache (K. Stevens, MIT. Siehe Journal of Phonetics, 1989) 1. Die Beziehung zwischen Produktion und Akustik der Sprache ist nicht-linear. 2. Die Nicht-Linearität hat Quantalgebiete zur Folge. (Quantalgebiet: grosse artikulatorische Änderung, kaum eine akustische Änderung). 3. Sprachen bevorzugen Laute aus unterschiedlichen Quantalgebieten.

  20. 1. Nicht-Linearität Linear Nicht-linear Die Änderung von x und y sind im linearen Verhältnis zueinander y Akustik Produktion x

  21. 2. Nicht-Linearität und Quantalgebiete Nicht-Linearität hat Quantal-Gebiete zur Folge T (Transition): eine kleine artikulatorische Änderung verursacht eine bedeutende akustische Änderung Q Q T Frikativ Akustik: Amplitude Plosiv Approximant Artikulation: Verengungsgrad Q: Innerhalb eines Q-Gebiets verursachen große artikulatorische Änderungen kaum eine akustische Änderung

  22. 3. Bevorzugte Laute Ö Ö Ö Vorteilhaft für den Sprecher Der Sprecher muss nicht innerhalb eines Q-Gebietes auf eine präzise Weise sprechen, weil hier artikulatorische Änderungen kaum akustische Änderungen zur Folge haben Vorteilhaft für den Hörer Laute aus unterschiedlichen Q-Gebieten sind akustisch recht distinktiv (zB Approximant vs. Frikativ vs Plosiv). Sprachen bevorzugen Laute aus unterschiedlichen Q-gebieten Frikativ Akustik X Plosiv Approximant

  23. Inwiefern sind Vokale quantal? Akustische-Artikulatorische Beziehungen in Vokalen Ein Ueberblick vom 3 Rohren-System Vorderrohr, Helmholzresonator, Hinterrohr und deren Beitraege zur Sprachakustik.

  24. 1. Vokale und Nicht-Linearität Lv (cm) 13.5 10.5 6.5 4.5 2.5 0.5 0 Frequenz F3 F2 gering F1 1 3 5 7 9 11 13 15 stark Lh (cm) Die Beziehung zwischen Artikulation und Akustik der Vokale ist nicht-lineär, weil: Kontinuierliche Änderung in den Rohrlängen manchmal eine geringe, manchmal eine starke Änderung der Formanten zur Folge haben

  25. 2. Q-Gebiete in Vokalen F2 = F2 Hinterrohr F2 = F2 Vorderrohr 13.5 10.5 8.5 6.5 4.5 2.5 0.5 0 3000 2000 1000 0 1 3 5 7 9 11 13 15 F1 = F1 HELM F1 = F1 Vorderrohr Quantalgebiete gibt es an Stellen, wo die Assoziation zwischen Röhren und Formanten wechselt

  26. Lv (cm) 13.5 10.5 8.5 6.5 4.5 2.5 0.5 0 F3 F2 F1 Lh (cm) 1 3 5 7 9 11 13 15 Wegen dieser Wechselung zwischen Röhren und Formanten haben in diesen Bereichen unterschiedliche Vokaltraktgestaltungen fast die selbenFormantwerte (und sind daher Q-Gebiete)

  27. u i 3. Q-Gebiete und bevorzugte Vokale Die Häufigkeit von [i] und [u] in den Sprachen der Welt kann durch die Q-Theorie erklärt werden: Lv (cm) 13.5 10.5 8.5 6.5 4.5 2.5 0.5 0 F3 F2 F1 Lh (cm) 1 3 5 7 9 11 13 15

More Related