Christine Mooshammer (IPDS Kiel)

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Vokalreduktion im Deutschen
Christian Geng Zentrum für Allgemeine
Sprachwissenschaft, Typologie und
Universalienforschung GWZ Berlin

• Christine Mooshammer
• Institut für Phonetik und digitale
  Sprachverarbeitung
• Universität Kiel

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Überblick

• Vokalreduktion in den Sprachen der Welt
• Phonetik
• Phonologie
• Vokalreduktion im Deutschen
• Artikulatorische Ergebnisse
• Akustische Ergebnisse
• Evaluierung
• Diskussion

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1. Vokalreduktion phonetisch

• Phonetische Vokalreduktion (z.B. bei schnellem
  Sprechen oder Deakzentuierung)
• Lindblom 1963 Target undershoot
• Vokale werden verkürzt
• Zwei Möglichkeiten
• schnellere Artikulationsbewegungen
• ? erhöhter Aufwand
• 2. Reduktion der Öffnungs- und Schließ-bewegung
• Vokalziel wird nicht erreicht und liegt näher am
  Konsonanten
• verstärkte Koartikulation
• Vermeidung von erhöhtem artikulatorischem Aufwand

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1. Vokalreduktion phonologisch

• Target undershoot spielt eine Rolle bei
• Sprechgeschwindigkeit
• Sprechstil
• Wortakzent
• Vokalreduktion als gradueller phonetischer
  Prozess
• phonologisch in vielen Sprachen kommt es zu
  Neutralisationen
• Welchen Regularitäten unterliegen die
  Reduktionsmuster in den Sprachen der Welt?
  (Flemming, Crosswhite, Barnes, Padgett
  Tabain...)
• Beispiel Russischbetont /i, e, a, o,
  u/unbetont /i, ? , u/

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1. Vokalreduktion phonologisch

• Beispiel Katalanisch
• Wortbetonte vordere Vokale
• /e/ cec blind
• /E/ sec trocken
• /a/ sac Sack
• werden zu /?/ in wortunbetonter Position
• /?/ ceguet kleine blinde Person
• /?/ secar trocknen
• /?/ saquet Säckchen
• Wortbetonte hintere Vokale
• /?/ sord taub
• /o/ sol Sonne
• werden zu /u/ in wortunbetonter Position
• /u/ sordesa Taubheit
• /u/ solet Sönnchen

aus Herrick 2003
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1. Vokalreduktion phonologisch

• Unbetont mit Neutralisation

• Betont
• (nach Padgett Tabain 2004)

Unbetont ohne Neutralisation
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1. Vokalreduktion phonologisch

• Erklärungen für diese Muster
• durch Vokalkürzung kommt es zu Target undershoot
• ? phonetischer Determinismus alle Sprachen mit
  ähnlichem Vokalsystem müssten auch ein ähnliches
  Reduktionsmuster zeigen.
• Flemming (2004, submitted)
• Optimalitätstheoretischer Ansatz
• Beschränkungen
• Maximierung der Distinktivität von Kontrasten
• Maximierung der Anzahl der Kontraste
• Minimierung des artikulatorischen Aufwands
• Unterschiede ergeben sich aus sprachspezifischen
  Festlegungen
• der minimalen Distanz
• der Beschränkungsreihenfolge

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1. Vokalreduktion phonologisch

• Spezifikation von MINDIST
• (Minimale Distanz zwischen Vokalen in einer nicht
  näher spezifizierten auditorischen Skala)
• Ranking von MAXIMISE CONTRASTS
• (maximiere die Anzahl der Kontraste)
• SHORT LOW V
• (vermeide artikulatorischen Aufwand)
• spielt keine Rolle bei betonten Vokalen
• ?Phonetisch fragwürdig

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1. Vokalreduktion phonologisch

• Flemming (2004, submitted)
• Crosswhite (2001, 2004) prominence alignment
• Vokale unterscheiden sich inhärent durch ihre
  Prominenz
• Segmentelle Prominenz ist durch die
  Kieferposition und die Dauer spezifiziert
• agte/ogti/u
• Sonorität
• Prominente Segmente werden in unbetonter Position
  vermieden
• Vokalreduktion durch Target undershoot
• Anpassung der segmentellen Prominenz an die
  prosodische Prominenz
• Weiteres Reduktionsmuster
• nur die Eckvokale bleiben übrig
• z.B. Weissrussisch /e, o/ werden zu /a/ in
  unbetonter Position
• Contrast enhancement Vermeidung von perzeptuell
  schwierig unterscheidbaren Vokalqualitäten in
  prosodisch schwachen Positionen

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2. Eigene Untersuchung Fragestellungen

• Bisher Argumentation basiert bisher auf
  impressionistischen Daten und einigen wenigen
  perzeptiven und akustischen Studien
• Ziel 1 Artikulatorische Untersuchung zum
  Wortakzent
• Ungespannte Vokale sind relativ unkomprimierbar
  und undehnbar. Target undershoot basiert aber auf
  Kürzung
• Ziel 2 Untersuchung der ungespannten Vokale

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2. Eigene Untersuchung Dank

• Kooperation mit
• Susanne Fuchs (Berlin)
• Mooshammer, C. Fuchs S. (2002). Stress
  distinction in German Simulating kinematic
  parameters of tongue tip gestures. Journal of
  Phonetics 30, 337-355.
• Phil Hoole (München)
• Hoole, P. C. Mooshammer. (2002). Articulatory
  analysis of the German vowel system. In P. Auer,
  P. Gilles H. Spiekermann (eds.), Silbenschnitt
  und Tonakzente. Niemeyer, Tübingen, pp. 129-152.
• Christian Geng (Berlin)
• Mooshammer, C. Geng, C. (accepted). Acoustic
  and articulatory manifestations of vowel
  reduction in German. Journal of the International
  Phonetic Association.
• Geng, C. Mooshammer C. (submitted). How to
  stretch and shrink vowel systems Results from a
  speaker normalization. Journal of the Acoustical
  Society of America.
• Jörg Dreyer (Techniker)

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2. Eigene Untersuchung Experiment

• EMMA Studie
• 4 Sensoren auf der Zunge Kiefer, Oberlippe
• 7 Sprecher des Deutschen
• 2 weiblich W1, W2
• 5 männlich M1-M5
• 15 Vollvokale des Deutschen
• betont /?t?Vt??/
• unbetont /t?V?t?a?l/
• Trägersatz Ich habe tVter nicht tVtal gesagt.
• 8 Wiederholungen

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2. Eigene Untersuchung Dauern
ungespannt
gespannt
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2. Eigene Untersuchung Sprecherspezifische
Unterschiede
Zungenpositionen während der akustischen
Vokalmitte
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2. Eigene Untersuchung Sprechernormalisierung

• Generalized Procrustes Analysis (Rohlfs Slice
  1990)
• Die einfachste Form der Procrustes Analyse
  besteht aus drei Schritten
• Zentrierung
• Skalierung mit einem konstanten Faktor
• Rotation
• Konsensus-Objekt (sprecherunabhängig)
• rekonstruierte Sprecherdaten
• Eingabedaten
• Formantkarten in der Vokalmitte (F1 F2 x 15
  Vokale x 2 Betonungsbed. x 7 Spr.)
• Zungenkonfigurationen in der Vokalmitte(4
  Sensoren x 2 Dim. x 15 Vokale x 2 Betonungsbed. x
  7 Spr.)
• Gaumenkonturen (14 Messpunkte x 2 Dim. x 7
  Sprecher)

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2. Eigene Untersuchung Procrustes-Normalisierung
der Gaumenkonturen
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2. Eigene Untersuchung Zungenpositionen

• Gespannte Vokale
• /i/ kaum Einfluss
• /u, o/ Vorverlagerung Anhebung der
  Zungenspitze
• /a/ Anhebung der Zunge
• bei unbetonten Vokalen

Ungespannte Vokale bei allen Vokalen ist die
gesamte Zungen-konfiguration erhöht ? verstärkte
Koartikulation mit Kontext (/tVt/)
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2. Eigene Untersuchung Schrumpfung

• Gespannte Vokale
• Reduktion in beide Richtungen
• Mehr Reduktion am Zungenspitzensensor
• ? Starke temporale und räumliche Reduktion

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Zungenspitze
Zungenrücken
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2. Eigene Untersuchung Diskrepanz zu Phonologie
(bzw. Akustik)

• Formantkarten
• ähnliche Reduktionen bei gespannt und ungespannt
• Zentralisierung in horizontaler Richtung
• Reduktion relativ gleichförmig in beide
  Richtungen
• Keine direkte (simple) Beziehung zwischen Akustik
  und Artikulation
• Anhebung der Zungenspitze bewirkt Zentralisierung
  von F2

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2. Eigene Untersuchung Evaluierung der Methode

• Scatter reduction
• Lobanov 47 der Rohdatenvariabilität
• Procrustes 15 der Rohdatenvariabilität

• Diskriminierungs-leistung
• mittels linearer Diskriminanzanalyse
• Prozent korrekt klassifizierter Vokale

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3. Zusammenfassung

• Die ungespannten Vokale werden trotz ihrer
  Inkompressibilität in unbetonter Position
  räumlich reduziert.
• Schrumpfung des Vokalraumes hängt von der
  Vokalkürzung ab.
• Die Reduktionsrichtung hängt nicht von
  phonologischen Merkmalen wie Vokalhöhe oder
  vorne-hinten ab, sondern
• hauptsächlich von der Lage und Entfernung des
  Vokals zum konsonantischen Artikulationsort.
• DAC degree of articulatory constraint
• palataler Plosiv vs. laryngaler Frikativ
• /i/ vs. /a/
• Untersuchungen mit weiteren Kontexten (z.B.
  pharyngal)
• Weiterhin ungelöst warum unterscheiden sich
  Sprachen wie Englisch vs. Deutsch vs. Russisch so
  stark in ihren Neutralisationsmustern?
• nicht Größe des Vokalinventars
• vielleicht Quantität? und/oder Realisierung des
  Wortakzents?

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3. Ausblick

• Phonetische Modellierung bzw. artikulatorische
  Synthese
• generell stärkere Überlappung von Öffnungs- und
  Verschließgeste impliziert auch eine kürzere
  Dauer
• ?passt nicht zu ungespannten Vokalen
• besser Unterschiedlich schnelle Relaxierung der
  am Kontext beteiligten Muskeln, z.B.
  longitudinalis superior für /t/
• während betonter Vokale kaum Muskelaktivität von
  am Vokal unbeteiligten Muskeln
• während unbetonter Vokale Restaktivität vom am
  Kontext beteiligten Muskeln
• erhöhter Aufwand in wortbetonten Silben beruht
  auf schnellerer Muskelaktivierung und
  relaxierung für die benachbarten Laute
• plausibler als Crosswhites prominence avoidance
• Integrierbar in Zungenmodelle wie GEPPETO (ICP
  Grenoble, Payan Perrier)

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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
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2. Vowel quality Formants

• F1 increases with greater global vocal effort
  and with lower degrees of prominence (? sonority
  expansion)
• /e/ in unstressed syllables is centralized ( F2
  lowering) but still distinct from /?/ (6)
• (except for /e/ in Senat of speaker DP from
  Berlin)