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Einführungin die Phonetik und Phonologie

Sitzung 5Akustische Phonetik

Grundlagen

Zu lesen: Clark & Yallop, Kap. ??, S. ??-??

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Aufgabe von Sitzung 4(1)

1. Transkribieren Sie folgende drei Wörter und zeichnen Sie ihre „Artikulogramme“nach dem obigen Muster für „guten Morgen“:

„Apart“ „spart“ „Bart“[ ph a ] [ ] [ ]

M.______________________________________________________________________________________________________________________________________N.______________________________________________________________________________________________________________________________________S.___________________________________________________________________

(M. = Mundraum; N. = Nase (Velum); S. = Stimmritze)

xxxxxxxx xxxxxxxxx xxxxxxxxxxxxx

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Aufgabe von Sitzung 4(2)

2. Transkribieren Sie das Wort „Streikposten“und zeichnen Sie das Artikulogramm.

S t r ei k p o s t e n[ n ]

___________________________________________________________________M.______________________________________________________________________________________________________________________________________N.______________________________________________________________________________________________________________________________________S.___________________________________________________________________(M. = Mundraum; N. = Nase (Velum); S. = Stimmritze)

.

xxxxxxxxxxx xxxxxxxxxxxxxxx

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Artikulation Akustik

Die Erzeugung der akustisch unterschiedlichen Laute, die fürdie sprachliche Informationsübertragung nötig sind, beruht auf:

Diese zwei Stufen der akustischen Lautproduktion werden in einemModell zusammengefasst:“Source-Filter Model”(Deutsch: “Anregung-Filter Modell”)

1. unterschiedlichen Arten der Umwandlung kinetischer Energie(Luftstrom) in akustische Energie (Schwingungsformen),

2. der weiteren Modifikation (= Färbung) der erzeugten akustischenSignale.

d.h., die Energieumwandlung ist die akustische Anregung und dieModifikation/Färbung ist die Filterung der akustischen Energie.

Wir sind für die Klassifikation der Laute immer von der Artikulationausgegangen.

Dahinter liegt aber immer die Annahme, dass die unterschiedlichenartikulatorischen Gesten für die hörbaren Unterschiede verantwortlich sind.

D.h., dass unterschiedliche akustische Signale auf unsere Ohren treffen, dieeine direkte Folge der Artikulation sind.

Die Artikulation wird im Erklärungsmodell in zwei Komponenten aufgeteilt:a) Die Quelle der akustischen Energie (in Reinform) undb) die Umformung (Filterung) dieser Energie, um weitere Unterschiede zuerzeugen.

Quelle-Filter Modell (Anregung-Filter Modell)

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“Source-Filter Model”•Die “Anregung”(Engl.“Source”) wird gefiltert (modifiziert),

um die verschiedenen Sprachlaute zu erzeugen:

Die Resonanzeigen-schaften des Vokal-traktes modifiziertdas durch Glottis-schwingungen er-zeugte Signal

Die Resonanzeigen-schaften verändernsich mit der Formdes Vokaltraktes.

Oberhalb der Glottis (Lücke zwischen den Stimmbändern) finden wir einkomplexes Hohlraumsystem, durch das alle glottalerzeugte Signale hindurchmüssen.

Die Luft in einem Hohlraum vibriert mit Frequenzen, die diesem Hohlraumeigen sind (Eigenfrequenzen).(D.h., dass wenn Schwingungen mit der Frequenz der Eigenfrequenzenvorhanden sind, schwingen sie weiter (das sind die Resonanzen),Schwingungen mit anderen Frequenzen werden gedämpft)

Der Terminus “Filterung“deckt sowohl Resonanz als auch Dämpfung ab. DieResonanzfrequenzen werden durchgelassen, die anderen herausgefiltert.

Wenn die Größe und/oder die Form der Hohlräume geändert werden, ändernsich die Filtereigenschaften (auch „Übertragungsfunktion“genannt)..

D.h., unsere Artikulationen verändern die Filtereigenschaften des„Vokaltraktes“(auch „Ansatzrohr“genannt)..

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Unterschiedliche Zungenformen verändern dieHohlräume und somit die Resonanzen, z.B.:

Zungenform und Lippenpositionen für Vokale

Großer hinterer Hohlraumkleiner vorderer Hohlraum

Kleiner hinterer Hohlraumgroßer vorderer Hohlraum

Hier eine Illustration der „Filterveränderung“, die durch Zungenform- und –positionsveränderung bei Vokalen stattfindet.

Die beiden Extrempositionen der Zunge:

Vorne + geschlossen für /i:/ lässt den hinteren Hohlraum (Rachenraum undhinterer Mundraum) sehr groß.

Hinten und offen für // verengt den Rachenraum und macht den vorderenMundraum sehr groß.

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Hohlräume und Vokalqualität

Hier werden dieWerte des erstenund des zweitenFormanten (F1 &F2) im Verhältnis

Zweiter Formant (Hz)

Erst er F o rm

a n t( Hz)

einerseits zumPharynx und zumoralen Hohlraum,

Hier werden die Relationen zwischen den beiden Hohlräumen, Pharynx(Rachenraum) und Mundraum, im Schema verdeutlicht.

Nota bene, dass das Schema dasselbe ist, das wir für die Kategorisierung derVokale kennengelernt haben.

Die Hz-werte auf den beiden Achsen geben die Werte für die ersten beidenResonanzen wieder (die in der Phonetik die „Formanten“genannte werden).

(aus Borden, Harris and Raphael: Speech Science Primer, S. 108).

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Hohlräume und Vokalqualität

Hier werden dieWerte des erstenund des zweitenFormanten (F1 &F2) im Verhältnis

Zweiter Formant (Hz)

einerseits zumPharynx und zumoralen Hohlraum,

Er st er F o rm

a n t( Hz) andererseits zur

Zungenhöhe undZungenposition.

Die traditionellen artikulatorischen Angaben zur Klassifizierung der Vokale(Öffnungsgrad, Zungenposition (und Lippenform) sind einfach die Kehrseiteder Form der Hohlräume. Die Hohlräume resultieren natürlich von dr Positionder Artikulatoren.

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Wie kann man sich Formantwerte merken?

freq.

F2

F1

Gerundete, vorgestülpte Lippenverlängern den oralen Hohlraumund senken F2.

F1

F2

Wenn wir die ersten beiden Resonanzen (Formanten) für die Vokale von [i]bis [u] der Reihe nach darstellen, dann entsteht ein leicht zu merkendesSchema.

Die Auswirkung der Lippenrundung bei den Vordervokalen (die im Deutschensowohl ungerundet als auch gerundet sein können) ist eine Senkung derFormantwerte (am deutlichsten bei den höheren Formanten zu erkennen).

Dieser Effekt ist direkt aus der Tatsache zu erklären, dass bei Rundung dieLippen vorgestülpt werden. Dadurch verlängert sich der Vokaltrakt (er wirdgrößer) und die Eigenfrequenzen sind tiefer.

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DeutscheVokale(nach Neppert &Petursson)

Das akustische Vokaldiagramm sieht etwas anders aus als das artikulatorischeSchema der IPA (aus Neppert & Petursson: Akustische Phonetik).

Das kommt zum einen durch die Senkung von F2 bei den gerundetenVorderzungenvokalen (im artikulatorisch basierten IPA-Diagramm werden [i]und [y] direkt nebeneinander dargestellt, weil man die Zungelage nichtverändert). Zum anderen sieht man, dass das deutsche System ein Dreiecks-system ist: Die beiden A-Vokale sind zentral und offen (auch wenn hierNeppert und Petursson das Zeichen des Vordervokals [] für das kurze // unddas Zeichen des hinteren IPA-Vokals []für das lange /.)

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Die Vokalqualität ist von der Tonhöheder Stimme unabhängig

Hier sehen wir dreiverschiedene glottaleAnregungsfrequenzen,(F0) die alle dasgleicheResonanzspektrum haben(in diesem Fall Vokal [i])

Anregung(Stimmlippen)

Filter(Resonator)

Output(Vokal)

Die Unabhängigkeit giltinnerhalb eines Sprechers.Zwischen Vokaltraktgrößeund F0 bei Kindern,Frauen und Männernbesteht eine Abhängigkeit

100Hz

150Hz

200Hz

Hier wird die Unabhängigkeit der Vokalqualität von der Frequenz der Quelle(Höhe der Stimme) illustriert. (aus Borden, Harris & Raphael, Speech SciencePrimer, S. 103). Die Harmonischen (Obertöne) der Stimmanregung variierenmit der Stimmtonhöhe (physikalisch die Grundfrequenz), weil sie immerganzzahlige Vielfache der Grundfrequenz sind.

Die Form der Hohlräume sind aber (logischerweise dadurch nicht beeinflusst.D.h., die Resonanzen bleiben diegleichen.

(N.B.: Der Vokaltrakt für das [i] ist nicht sehr gut gezeichnet, weil die Zungezu nahe an die Alveolen (an den Zahndamm) heranreicht. Sie müsste für [i]eher in die Wölbung des harten Gaumens hineinpassen, d.h., etwas weiterhinten liegen.)

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Nasale mit komplexem Resonator

•Pharynx + Nasaltrakt = Hauptresonator;Oraltrakt = Nebenresonator

OraltraktResonator

Nasenausgang

Mundausgang

Pharynx-Resonator

Glottis

NasaltraktResonator

Zungen- oderLippenverschluss

Für nasale Laute kommt ein zusätzlicher Resonater hinzu. Das Velum istgesenkt und die Luft im Nasenraum schwingt mit.

Wenn wir nasale Konsonanten haben, ist der orale Raum blockiert und dientnunmehr als Nebenresonator.

Je nachdem wo der orale Raum abgeblockt wird (an den Lippen für [m], andden Alveolaen für [n] und am weichen Gaumen für []) ist der Nebenresonatorgrößer oder kleiner. Dies ändert nichts an den Hauptresonatoren, außer dassder Nebenresonator mehr oder weniger „stört“.

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Sind // unterschiedlich?

Kaum! Der Hauptresonator bleibt konstant; die Nebenresonatorenvariieren (dies wirkt sich ein wenig auf die Stärke der Resonanzen aus).

Engl. “pin“ “Tim “King“

Diese unterschiedlichen Störeffekte sind recht gut in diesem Beispiel (ausClark & Yallop, An Introduction to Phonetics and Phonology).

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Frikative

Frikative entstehen durch Turbulenz an einer Verengung (Quelle). DieFärbung des Rauschens wird durch die Resonanzeigenschaften des vorderenHohlraums bestimmt:

Modell für Frikativproduktion

Quelle der Turbulenz

Luftstrom

Verengung

Hinterer Hohlraum Vorderer Hohlraum

GlottisLippen

Je kleiner desto höher die Frequenzdes Rauschens

Frikative brauchen Turbulenz im Luftstrom (als Rauschen wahrnehmbar). DieTurbulenz wird durch eine Verengung erzeugt.

Je nachdem ob die Verengung weiter vorne im Mund oder weiter hinten ist,variiert die Größe des Hohlraums (= Filters).

Bei [s] zum Beispiel ist der Hohlraum nach der Verengung recht klein und dieResonanzen deshalb hochfrequentig.

Bei [x] (in „ach“) ist die Verengung am Velum und der Hohlraum danach istviel größer als für [s]

(siehe Beispiele in späteren Folien)

Bei /h/ ist die Verengung an der Glottis, so dass der Resonanzraum mit demdes folgenden Vokals identisch ist. (Deshalb die Aussage, dass ein /h/eigentlich ein stimmloser Vokal ist).

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Sibilanten

Frikative mit zusätzlichem Rauschen durch Turbulenz an denZähnen = Sibilanten: //

Modell für Sibilantenproduktion

primäre Quelleder Turbulenz

Quelle sekundärerTurbulenz

Hindernis(Zähne)

Luftstrom

Verengung

Hinterer Hohlraum Vorderer Hohlraum

Die [] und [] Laute werden auch Sibilanten genannt (vom Griechischen für„zischen“, deshalb auch Zischlaute im deutschen).

Es ist auch artikulatorisch gerechtfertigt, sie von den anderen Frikativengetrennt zu kategorisieren, weil sie sich durch einen zweiten Turbulenz-erzeuger auszeichnen. Der Luftstrom wird auf die unteren Schneidezähnegerichtet.

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SibilantenohneZähne!

Wenn dieZähne fehlen,sehen (klingen)Sibilanten ganzanders([] leidetweniger)

Durchgezogene Linie = mit Zähnen; gestrichelte Linie = ohne Zähne.(schraffiert = überlappende Energieverteilung)

Sprecher 1

Sprecher 2

[]

[]

[] []

[][]

Die Auswirkung des zweiten Turbulenzerzeugers wird hier in den Kontrastender Spektra mit und ohne Zähne gezeigt.

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Other fricatives

•Frikative ohne zusätzliche Turbulenz: (labio-)dentale [];palatale []; velare []; uvulare []; pharyngeale und glottale [].

•Von der (labio-)dentalen Verengung (fast ohne Resonator) bis zurglottalen Verengung (mit dem ganzen Vokaltrakt als Resonator)wird der Resonator größer.Dies hat tiefer-frequentigen Resonanzen zur Folge.

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Other fricatives 2

sibilants

Die frühere Aussage, dass die Frikative weiter vorne höherfrequente Energieaufweisen als Frikative weiter hinten im Mund wird hier in etwasdifferenzierter Form dargestellt.

Die [f] und [] Laute haben recht schwache und fast flache Spektren, weileigentlich überhaupt kein Resonator (Hohlraum) nach der Verengung kommt.(nur unten sieht man, dass es noch schwächer ist).

Die beiden Sibilanten sind sehr Friktionsstark und [] hat tiefereEnergiekomponenten als [s].

Obwohl weiter zurück im Mund liegt die Hauptenergie für [] höher als für [].Dies ist zum Teil wegen der Lippenrundung, die [] häufig begleitet und z.T.wegen des gehobenen Zungenblatts, das den Hohlraum nach der Verengungvergrößert.

Der Schwerpunkt für [x] liegt tiefer als für []. Aber wir sehen auch, dass dieResonanzen eher formantartig sind, weil der Hohlraum mehr vom Vokaltraktbenutzt. Dies wird für den pharyngalen Frikativ [] und für den glottalen [h]noch ausgeprägter.

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Plosive: akustische Unterschiede

[] [ ] [ ]

1. Verschlussdauer? 2. Stimme im Verschluss?3. Lösungsenergie? 4. Formanttransitionen?

Die Plosive sind artikulatorisch a) durch den Verschluss (keine akustischeEnergie oder nur die Stimmhaftigkeit von den schwingenden Stimmlippen,weil der Vokaltrakt ist als potentieller Resonator blockiert), b) durch die Lösung(akustisch als Impuls und Rauschenergie an verschiedenen Artikulationsstellen)charakterisiert.

Durch die Bewegung Artikulatoren von der Verschlussposition zu der folgendenVokal (bzw. vom vorhergehenden Vokal zum Verschluss) verändern sich dieResonanzeigenschften des Vokaltraktes und es zeigen sich Veränderungen in denFormanten am Ende des vorhergehenden und am Anfang des folgenden Voakls.

Diese Formantveränderungen nennt man „Transitionen“und die Transitionendes zweiten Formanten (F2-Transitionen) sind für die Artikulationsstelle desKonsonanten kennzeichnend.

Für [p] und [b] fällt F2 vom Vokal in den Verschluss hinab und steigt aus demVerschluss in den Vokal (hier leider nicht so gut zu erkennen).

Unterschiede zwischen den „stimmhaften“und den „stimmlosen“Plosivenzeigen sich in der Stimmlippenaktivitätbei den stimmhaften während desVerschlusses, in der Dauer des Verschlusses (weil die stimmlosen häufig mitmehr Energie produziert werden, d.h., länger geschlossen gehalten werden) undin der Stärke des Lösungsimpulses (stärker bei stimmlosen).

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Plosives: acoustic differences 2

[] [ ] [ ]

1. Verschlussdauer? 2. Stimme im Verschluss?3. Lösungsenergie? 4. Formanttransitionen?

Bei den Alveolaren Plosiven zeigt sich die vom Verschluss in den Vokal ([a])abfallenden F2-Transitionen (der Anstieg aus dem vorhergehenden [a] in denVerschluss hinein ist hier nicht so deutlich zu erkennen.)

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Plosives: acoustic differences 3

[ ] [ ] [ ]

1. Verschlussdauer? 2. Stimme im Verschluss?

3. Lösungsenergie? 4. Formanttransitionen?

Bei den velaren Plosiven sind die konvergierenden F2 und F3 Transitionen einklares Kennzeichen d Artikulationsstelle.