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K3.1 Phonetik und Phonologie II 2. Sitzung

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Präsentation zum Thema: "K3.1 Phonetik und Phonologie II 2. Sitzung"—  Präsentation transkript:

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2 K3.1 Phonetik und Phonologie II 2. Sitzung

3 Akustische Phonetik

4 Sprachsignale Stimmhafte Sprachschallsignale sind quasiperiodische Signale. Deren Analyse ist möglich durch Zerlegen in übereinandergelagerte sinusförmige Bestandteile. Dies Verfahren wird Fourier-Reihenanalyse genannt.

5 Fourieranalyse Der Sinusbestandteil mit der niedrigsten Frequenz wird als die sogenannte Grundfrequenz (f 0 ) oder erste Harmonische bezeichnet. Die anderen Sinusbestandteile sind ganzzahlige Vielfache (2f 0,3f 0, 4f 0 etc.) der Grundfrequenz. Frequenz wird in Hertz (Hz) gemessen = Schwingungen pro Sekunde

6 Verhältnis der Harmonischen Grundfrequenz = f 0 = 100 2f 0 =200 3f 0 =300 4f 0 =400 5f 0 =500 Etc. 1.Harmonische 2.Harmonische 3.Harmonische 4.Harmonische 5.Harmonische

7 Verhältnis der Harmonischen Grundfrequenz = f 0 = f 0 = f 0 = f 0 = f 0 = Etc.

8 Verhältnis der Harmonischen Grundfrequenz = f 0 = f 0 = f 0 = f 0 = f 0 = Etc.

9 Grundfrequenz - Periodendauer f = 1 / T Frequenz (Hz) ist der Kehrwert der Periodenlänge in Sekunden (s) T = 10 ms = 0,01 s f = 1/T = 1 / 0,01 = 100 Die Frequenz eines Signals mit einer Periodenlänge von 10 ms beträgt 100 Hz.

10 1. Harmonische = Grundfrequenz T = 0,01s = 10 ms 1/T = 1/0,01 = 100 Hz

11 Harmonische

12 Harmonische

13 Harmonische und resultierendes komplexes Signal

14

15 Amplitude Höhere Harmonische haben geringere Amplitude wie in der unteren Abbildung schematisiert 1.Harm. 2.Harm. 3.Harm. 1.Harm. 2.Harm. 3.Harm.

16 Fourieranalyse

17 Übliche Frequenzen, die in Sprache vorkommen Hörbarer Bereich: Hz Grundfrequenz Männer ca. 120 Hz Frauen ca. 220 Hz Kinder ca Hz Telefonqualität Festnetz Hz Handy Hz

18 Quelle-Filter-Modell Literatur: Gunnar Fant. Acoustic Theory of Speech Production. The Hague: Mouton Das Sprachschallsignal ergibt sich aus dem Quellsignal (Stimmlippenschwingung) und der Filterfunktion des Vokaltrakts (und evtl. Nasaltrakt). Quelle und Filter sind (weitgehend) unabhängig voneinander regelbar. D.h. die Höhe der Grundfrequenz hat keinen Einfluss auf die Filterfunktion des Vokaltrakts.

19 Quelle-Filter-Modell

20 Stimmlippenschwin- gungen Grundfrequenz und Obertöne Übertragungs- funktion des Vokaltrakts Am Mund abgestrahltes Signal

21 Quelle-Filter-Modell Stimmlippenschwin- gungen Grundfrequenz und Obertöne Übertragungs- funktion des Vokaltrakts Am Mund abgestrahltes Signal f 0 2f 0 3f 0 4f 0 5f 0 6f 0 ungedämpfte Resonanz- bereiche gedämpfte Resonanz- bereiche

22 Quelle-Filter-Modell

23 Modell des Vokaltrakts als zylindrische Röhre

24

25 Geschlossenes Ende am Kehlkopf Offenes Ende an den Lippen

26 Resonanzen einer geschlossenen Röhre Geschlossenes Ende am Kehlkopf Geschlossenes Ende an den Lippen Stehende (Sinus-)welle.

27 Modell des Vokaltrakts als zylindrische Röhre, die an einer Seite geöffnet ist. Geschlossenes Ende am Kehlkopf Offenes Ende an den Lippen Stehende (Sinus-)welle. ¼ λ

28 Modell des Vokaltrakts als zylindrische Röhre Geschlossenes Ende am Kehlkopf Offenes Ende an den Lippen Nächstmögliche (ungerade) Harmonische der stehenden (Sinus-)welle. 3 * ¼ λ

29 Modell des Vokaltrakts als zylindrische Röhre Geschlossenes Ende am Kehlkopf Offenes Ende an den Lippen Nächstmögliche (ungerade) Harmonische der stehenden (Sinus-)welle. 5* ¼ λ

30 Modell des Vokaltrakts als zylindrische Röhre, die an einer Seite geöffnet ist. Geschlossenes Ende am Kehlkopf Offenes Ende an den Lippen Stehende (Sinus-)welle. ¼ λ

31 Bestimmung der Resonanzfrequenzen in einer halboffenen zylindrischen Röhre (Vokaltrakt in Neutralform, entspricht etwa [ə]) λ Wellenlänge 4 * 0,175 m (17,5 cm Vokaltraktlänge wird häufig für durchschnittliche Vokaltraktlänge eines erwachsenen Mannes, 13,5 cm Vokaltraktlänge für eine erwachsene Frau angegeben) c Schallgeschwindigkeit in trockener Luft bei 20 °C 343 m/s (entspricht 1235 km/h) in feuchter wärmerer Luft höher ƒ Frequenz c = λ * ƒ d.h. die Frequenz ƒ = c / λ = 343 / 4 * 0,175 = 343 / 0,7 = 490 Die erste Resonanzfrequenz des neutralen Vokaltrakts liegt bei 490 Hz F1 ≈ 500 Hz

32 Bestimmung der Resonanzfrequenzen (Formanten) in einer halboffenen zylindrischen Röhre (Vokaltrakt in Neutralform, entspricht etwa [ə]) ¼ λ für die erste Resonanzfrequenz 3 * ¼ λ für die zweite Resonanzfrequenz 5 * ¼ λ für die dritte Resonanzfrequenz ƒ 1 = c / λ = 343 / 4 * 0,175 = 343 / 0,7 = 490 Die erste Resonanzfrequenz des neutralen Vokaltrakts liegt bei 490 Hz ƒ 2 = c / λ = 3 * 343 / 4 * 0,175 = 343 / 0,7 = 1470 Die zweite Resonanzfrequenz des neutralen Vokaltrakts liegt bei 1470 Hz ƒ 3 = c / λ = 5 * 343 / 4 * 0,175 = 343 / 0,7 = 2450 Die dritte Resonanzfrequenz des neutralen Vokaltrakts liegt bei 2450 Hz F1 ≈ 500 Hz, F2 ≈ 1500 Hz, F3 ≈ 2500 Hz für [ə]

33 Literatur zum Nachlesen und für weitergehende Details Reetz, H./A. Jongman (2009) Phonetics. Wiley-Blackwell: Malden, Oxford, Chichester, Kap. 9. Johnson, K. (1997) Acoustic & Auditory Phonetics.. Blackwell: Malden, Oxford, Chichester, Kap. 5. Reetz, H. (1999) Artikulatorische und akustische Phonetik. Wissenschaftlicher Verlag Trier: Trier, S. 131ff. Clark, J./C. Yallop (1995) An introduction to phonetics and phonology. Second edition. Blackwell: Oxford, Cambridge, S. 243Ff Vowel Demonstrator – Ein Programm, das Vokale synthetisiert https://www.youtube.com/watch?v=sx5KNQYY_cg


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