Aufgaben

1
Tutorium zur Einführung in die Phonetik II -
Akustik
Anmerkungen zu Teil 2
angelikaberwein_at_yahoo.de
2
Rohschallspektrum
Rohschall an der GlottisAmplitude der Obertöne
fallen um ca. 12 dBpro Oktave ab-gt z. B. 200
Hz 60 dB 400 Hz 48 dB 800 Hz 36 dB
Übertragungsfunktion des Filters
Ansatzrohr lässt Resonanzfrequenzen
desEingangssignals verstärkt durch und dämpft
anderegt Vorstellung Ansatzrohr als neutrales
Rohr
F3
F1
F2
Verknüpfung Quelle und Filter
F1
Sprachschall Multiplikation von
Rohschallspektrum und Übertragungsfunktiongt
wenn Quellsignal Linienspektrum hatte, dann auch
Ausgangssignal!
3
zum Thema Ansatzrohr (neutrales Rohr)

• viele vereinfachende Annahmen (Siehe Skript S.
  13), u. a. schallharte Glottis gt totale
  Reflexion bei Impuls
• Voraussetzung für Bildung stehender Wellen
  (Resonanzen)- Schwingungsbauch an Glottis
  (wegen totaler Reflexion- Schwingungsknoten an
  den Lippen (kein Reflexionswiderstand)

- Stehende Welle Überlagerung zweier
gegenläufig fortschreitender Wellen gleicher
Frequenz und gleicher Amplitude gt konstante
Positionen von Schwingungsbäuchen und
Schwingungsknoten

• Zur Berechnung der stehenden Wellen im neutralen
  Rohr suchen wir also diejenigen Wellen, die an
  der Glottis einen Schwingungsbauch und an Lippen
  Schwingungsknoten haben

4
- 1. Welle, die diesen Bedingungen genügt
Cosinuswelle, die zu ¼ in das Ansatzrohr passt
gt Wellenlänge 4L
- 2. Welle mit diesen Eigenschaften
Cosinuswelle, die zu ¾ in das Ansatzrohr passt
gt Wellenlänge 4/3L
- 3. Welle mit diesen Eigenschaften
Cosinuswelle, die zu 5/4 in das Ansatzrohr passt
gt Wellenlänge 4/5L
5
Formanten

• In Wirklichkeit ist das menschliche Ansatzrohr
  nicht und die Glottis nicht zu jedem Zeitpunkt
  verschlossengt keine einzelnen
  Resonanzfrequenzen, sondern Frequenzbänder
  (Formanten)
• gekennzeichnet durch Frequenzlage und Bandbreite
  (Frequenzbereich, den der Formant bei 3dB unter
  seiner Spitzenamplitude in der Breite einnimmt)

Bandbreite von F2
6
Verknüpfung von Quelle und Filter
a) Im Frequenzbereich Multiplikation
Rohschallspektrum x(f) mit Übertragungsfunktion
h(f) des Filtersgt y(f) x(f) h(f) b) Im
Zeitbereich Faltung des Quellsignals x(t) mit
h(t)gt vereinfachte Formel y(t) x(t)
h(t) steht eigentlich für y(t)
Ausgangssignalx(t) Druckschwankungen an
Glottish(t) ist hier komplex, da die
Systemantwort länger dauert als der auslösende
Impuls und somit auch noch darauf folgende
Impulse beeinflusst
7
Formantverschieber

• modelliert die Form des Ansatzrohrs bei der
  Produktion von Schwa (Vokalsystem als Abbildung
  der geometrischen Veränderungen gegenüber dem
  neutralen Rohr)
• nach oben geöffnet Verengung
• - bedeutet Absenkung des Formanten zum Plosiv
  hin
• bedeutet Erhöhung des Formanten zum Plosiv
  hin
• bilabial Verengung im 8. Achtel des Vokaltrakts
• alveolar Verengung im 7. Achtel des Vokaltrakts
• velar Verengung im 5. Achtel des Vokaltrakts

velar
alveolar
bilabial
8
velar
alveolar
bilabial
- Vorhersage Formantverschieber bei bilabialer
Verengung - - - gt F1, F2 und F3 fallen zum
Plosiv hin (steigen zum Vokal hin)
- Vorhersage Formantverschieber bei alveolarer
Verengung - gt F1, F2 und F3 fallen zum
Plosiv hin (steigen zum Vokal hin)
- Vorhersage Formantverschieber bei velarer
Verengung - - gt F1, F2 und F3 fallen zum
Plosiv hin (steigen zum Vokal hin)
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Lautklassen im Oszillogramm

• wichtigste Merkmale im akustischen Zeitsignal
• Amplitude- Periodizität (-gt Stimmqualität)-
  Nulldurchgangsdichte (Anzahl, wie oft der
  Signalmittelwert (Nullinie) durchlaufen wird-
  Extremwertdichte (Anzahl der Signalpunkte, in
  denen sich die Signalrichtung von positiv nach
  negativ (bzw. umgekehrt) ändert

• Bei Vokalen
• Nulldurchgangsdichte spiegelt F1 wieder (hoch
  bei a, niedrig bei i und u)- Extremwertdichte
  spiegelt F2 wieder (niedrig bei u, hoch bei i)

u niedrige Nulldurchgangsdichte, niedrige
Extremwertdichte
i niedrige Nulldurchgangsdichte, hohe
Extremwertdichte
10
Nasale

• Hauptansatzrohr Rachen und Nasaltrakt-
  Nasaltrakt hat Eigenresonanz bei ca. 250 Hz gt
  diese Frequenzen werden verstärkt, andere
  gedämpft- zusätzlich noch Antiresonanzen des
  Mundraums, die dem Sprachschall Energie entziehen

11
Nachtrag zum Formantverschieber
(Warum sieht der Formantverschieber so aus, wie
er aussieht? Warum ist F1 zweimal unterteilt, F2
viermal, F3 sechsmal? Und woher kommen überhaupt
die ganzen Achtel, z. B. alveolar Verengung im
siebten Achtel?)gt http//www.phonetik.uni-muench
en.de/reichelu/kurse/akustik/aap_2f_4p.pdf
12
Entsprechend den Vorzeichen der drei
Empfindlichkeitsfunktionen (siehe Link) teilen
Mrayati, Meyer-Eppler und Ungeheuer den
Vokaltrakt in 238 Regionen auf. In jeder dieser
Regionen verhält sich der Vokaltrakt bezüglich
aller drei Formanten gleich.
13
Nachtrag Nomogramm
- horizontale Achse artikulatorischer Parameter
Länge des Hinterrohrs cm- vertikale Achse
akustischer Output Resonanzfrequenzen des
Vokaltrakts Hz
- F1h F3h Formanten des Hinterrohrs für alle
möglichen Längen des Hinterrohrs- F1v F3v
Formanten des Vorderrohrs für alle möglichen
Längen des Vorderrohrs
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Interpretation
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)
Quelle http//www.phonetik.uni-muenchen.de/jmh/l
ehre/sem/ws0607/hsaws06/vok2.ppt
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Erinnerung Area-Funktion

• Die Querschnittsfläche des Vokaltrakts als
  Funktion der Entfernung von der Glottis
• Die akustischen Eigenschaften des Vokaltrakts
  (Resonanzfrequenzen / Formanten) hängen allein
  von der Fläche ab, nicht von der Form.