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Phonetik und Sprachverarbeitung 5.1 Wie kann die Grundfrequenz zum Zweck der Stimmverstellung manipuliert werden? Referat von Dominique Vornwald 20.12.2007.

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1 Phonetik und Sprachverarbeitung 5.1 Wie kann die Grundfrequenz zum Zweck der Stimmverstellung manipuliert werden? Referat von Dominique Vornwald

2 2 Gliederung Fall Studie Creaky Voice als Stimmverstellung Methode Ergebnisse Diskussion

3 3 Fall Die Frau eines Bankiers wurde entführt Erpressung Kassettenaufnahme des Täters Sprechersamples der Verdächtigen standen zur Verfügung Tests ergaben, dass es sich um eine Stimmverstellung handeln muss Aufgabe: Mit welcher Wahrscheinlichkeit ist einer der 3 Verdächtigen der, der die Aufnahme gemacht hat

4 4 Studie I creaky Voice: signifikant niedrigere f0 (im Vergleich zur modaler Phonation bei Erwachsenen) Laver (1980) und Catford (1964) haben sie bei 25 Hz-52 Hz und 40 Hz–60 Hz gemessen im Gegensatz zur modalen Sprache (Brustsprache) zeichnet sich die Struktur der creaky voice durch große Irregularitäten im unteren Bereich der Tonhöhe (Ball et al 1990) aus niedrige Amplitude der Vibration

5 5 Studie I f0 ist bei dieser Art der Stimmverstellung kein gutes Indiz die weiteren Auswirkungen auf f0 sind nicht bekannt auch die LTAS Analyse (Long Term Average Spectra) führt zu keinen guten Ergebnissen man geht nicht davon aus, dass die Vokalformanten stark beeinflusst werden isolierte Vokalformanten aus der fließenden Sprache zu messen, stellt ein Problem dar temporale Aspekte können nicht verwendet werden es ist noch nicht geklärt warum das Sprechtempo bei c.v. abnimmt aber, koartikulatorische Strategien könnten bei Lauten und in Formanttransitionen widergespiegelt werden

6 6 Studie I In dieser Studie soll überprüft werden ob phonetisch trainierte Hörer verstellte Stimmen besser identifizieren können als untrainierte

7 7 Studie I 10 untrainierte männliche Hörer VP hören Tonband mit verlangsamtem Sprechtempo und creaky voice dann lesen VP den Text: The North Wind and The Sun einmal mit der normalen Stimme und einmal mit creaky voice vor die creaky voice aller Personen wurde von Hirson und Duckworth als passend befunden

8 8 Studie I der letzte Satz des Textes wurde für das Perzeptionsexperiment genutzt: 40 Sets mit ABX Jeweils 20 mit A und B in Normalsprache von verschiedenen Sprechern und 20 in creaky voice von verschiedenen Sprechern 1. Gruppe: X (c.v.) passt entweder zu Sprecher A oder B 2. Gruppe: X (c.v.) passt weder zu A noch zu B 3. Gruppe: X (normal) passt entweder zu Sprecher A oder B 4. Gruppe: X (normal) passt weder zu A noch zu B

9 9 Studie I die Reihenfolge von A und B innerhalb der Triplets und die Sequenz der Triplets waren zufällig jedes Triplet wurde 2x präsentiert 15 trainierte Hörer (Gruppe P) und 12 untrainierte Hörer (Gruppe N) sollten entscheiden ob X vom Sprecher A, B oder von keinem von beiden gesprochen wurde

10 10 Studie I

11 11 Studie I Diskussion - sth Frikative sind recht resistent gegen die c.v. Verstellung (insbesondere [s]) c.v. kann leicht produziert werden, auch über einen längeren Zeitraum c.v. kann mit akustischen Analysen schwer herausgefiltert werden instrumentelle Methoden können kombinierte Verstellungstechniken nicht herausfiltern Hörermethoden können dies teilweise

12 12 Studie I trainierte Hörer sind besser in der Lage die Sprecher zu identifizieren ihr Können sollte nicht unterschätzt werden z.B. AX-Experimente aber, Vorsicht bei der Interpretation der Gruppenergebnisse einige Hörer von N waren genauso gut wie die Mehrheit der Gruppe P einige aus P hatten Resultate, die eher denen der Gruppe N glichen

13 13 Gliederung Studie Methoden Ergebnisse Diskussion

14 14 Studie II Fragestellung: Gibt es Vorlieben bei der Wahl der Verstellungsmodi? Verändert sich die Normalsprache im Verlauf der Zeit? Wie gut können die Verstellungen konstant gehalten werden?

15 15 Studie II Methode: Sprecherdaten: forensischer Datenpool BKA 50 Frauen- und Männerstimmen wurden ausgewählt Text: typische idiomatische, semantische und stilistische Elemente eines Kidnappertextes (Telefonanruf) durchschnittlich 60 sek. am Stück gesprochen um die Langzeitaspekte analysieren zu können, wurden 5 Aufnahmen in Intervallen von ca.6 Wochen gemacht 1476 Aufnahmen

16 16 Studie II 3 mögliche Verstellungstypen: 1. Tonhöhe erhöhen (HIGH) 2. Tonhöhe verringern (LOW) 3. Denasalierung (D) 2 sollen ausgewählt werden, wenn möglich 1. und 2. vor allem Frauen entschieden sich für D

17 17 Studie II nur bei der 1.Sitzung durften die VP bei Bedarf üben der Text wurde von den VP vorlesen die Stimmverstellung sollte jedes Mal möglichst gleich sein alle Sitzungen waren vom Ablauf her gleich

18 18 Studie II Ergebnisse: Normalsprache (Referenzmaterial): Männer: F0-Mittelwerte sind bei 1 und 2 und bei 3,4,5 ähnlich der Unterschied zwischen den beiden Ähnlichkeitsgruppierungen beträgt 2 Hz leichte Abnahme von f0 über die gesamte Aufnahmedauer Frauen: Unterschiede sind geringer und haben keine besondere Tendenz

19 19 Studie II Standardabweichung (ANOVA) Männer: F0 sinkt konstant über die Zeit (Zeitfaktor signifikant) Frauen: Kein Effekt mögliche Erklärung: Stressabbau, weil sich die Männer an das Prozedur gewöhnt haben entweder standen die Frauen die ganze Zeit unter Stress oder nie

20 20 Studie II

21 21 Studie II Vergleich f0-Mittelwerte bei Normal und Verstellt: die größte Variation gibt es beim Modus HIGH (insbesondere bei Männern -> falsetto) LOW: die Verteilung geht eher gegen 0 Denasal: ähnlich zu normal, aber wesentlich tiefer

22 22 Studie II HIGH Männer: Großer Anstieg der f0-Mittelwerte von Hz bis auf Hz 11.3 Halbtöne, also fast eine Oktave Frauen: Großer Anstieg der f0-Mittelwerte von Hz bis auf Hz 6.2 Halbtöne, also knapp über ½ Oktave beide Geschlechter können f0 stark (signifikant) über ihre gewöhnliche f0 anheben

23 23 Studie II verschiedene Varianten: Männer: von 30 haben 12 f0 erhöht und blieben im modalen Zustand 13 f0 erhöht und wechselten das Register zu falsetto 5 f0 erhöht und nutzten beide Register 9 von den 13 haben f0 über 100% erhöht, also mehr als 1 Oktave Frauen: von 34 haben 30 f0 erhöht blieben im modalen Register 2 f0 erhöht durchgängig falsetto genutzt 2 f0 erhöht falsetto und modal genutzt

24 24 Studie II Einfluss der Zeit: Frauen zeigen einen graduellen Anstieg der f0 (1 Halbton) über die gesamte Aufnahmedauer (signifikant) Männer weisen die gleiche Tendenz auf (nicht signifikant) mögliche Erklärung: bei den Männern wird mehr falsetto genutzt, was zu einem erhöhten f0-Mittelwert führt keine Signifikanz es könnte auch ein Lerneffekt aufgetreten sein (Stabilisierung der Veränderungsmuster)

25 25 Studie II LOW Einfluss der Zeit: Männer: Abfall der f0 nach der 2.Aufnahme (ANOVA -> signifikant p=0.02) Frauen: kein signifikanter Abfall von f0 Im Vergleich zur normalen Sprache f0 sinkt bei beiden Geschlechtern Männer: Hz Hz -> 2.5 Halbtöne Frauen: Hz Hz -> 3.56 Halbtöne

26 26 Studie II Männer: von 37 konnten 2 f0 nicht konstant senken (Differenz: ½ Halbton) die f0 von beiden Sprechen liegt unter dem Durchschnitt (93 Hz und 104 Hz) der mit der stärksten Erhöhung hat lauter gesprochen als in der Normalsprache erklärt die höhere f0, aber nicht, warum er f0 nicht konstant senken konnte VP war aber überzeugt davon, dass sie tiefer sprach Frauen: von 21 konnten alle die f0 senken ( Halbtöne)

27 27 Studie II DENASAL beide Geschlechter zeigen eine leichte Steigung des f0- Mittelwertes im Gegensatz zur normalen Stimme die Veränderungsgröße ist viel geringer als bei den anderen Modi (Männer: 1 Halbton, Frauen: 0.2 Halbtöne) Männer: der Unterschied vom f0-Mittelwert zur Normalsprache ist signifikant aber die Signifikanz variiert von p=0.03 bis p=0.05 Frauen: Keine Signifikanz (auch nicht beim t Test p=0.20 bis p=0.59)

28 28 Studie II Männer: von 33 haben 16 f0 gesenkt 17 f0 erhöht max. Abweichungen von der unverstellten Stimme variieren von -2.1 bis +5.0 Halbtönen Frauen: von 45 haben 19 f0 gesenkt 26 f0 angehoben max. Abweichung von der unverstellten Stimme von -4.1 bis +2.8 Halbtonschritte ANOVA: die Unterschiede im Bezug auf die Zeit sind für beide Geschlechter nicht signifikant (m: p=0.646 f: p=0.46)

29 29 Studie II Diskussion: die VP konnten ihre Stimme relativ konstant über ~6 Monate verstellen VP, die eine hohe f0 haben, tendieren dazu sie weiter zu erhöhen VP mit niedriger f0 tendieren dazu f0 zu senken Trend ist mehr bei Frauen zu beobachten kein Zusammenhang zwischen normaler f0 und der Wahl für D VP haben verschiedene Möglichkeiten zur Verstellung gewählt Geschlechterabhängigkeit ist vorhanden:

30 30 Studie II Männer haben f0 generell drastischer verändert High und Low: Lerneffekte bei allen Männern High: f0 Wert wurde von Männern stärker erhöht als von Frauen Low: f0 Wert wurde von Frauen stärker gesenkt als von Männern erklärbar durch geschlechterbedingte f0 Männer haben mehr Spielraum nach oben, Frauen nach unten

31 31 Studie II Männer haben sich öfter für Low als für High entschieden, Frauen umgekehrt Frauen haben den Modus falsetto viel seltener genutzt als Männer D: war der bevorzugt gewählte Modus der Frauen leichtes Ansteigen der mittleren f0 bei beiden Geschlechtern für jeden Sprecher konnten allerdings kleine Variationen in beide Richtungen erkannt werden

32 32 Studie II Bleiben spezifische Sprechercharakteristika erhalten? bei Low oder D kann die normale f0 vorhergesagt werden bei High nicht, unhabhängig davon ob falsetto oder modale Stimme verwendet wurde Zurückzuführen auf sehr große Freiheitsgrade zur Variation Vernachlässigt wurde das Phänomen, dass einige Männer zwischen falsetto und modal kurzzeitig gewechselt haben (1 Satz oder weniger)

33 33 Studie II Inwieweit haben die Verstellungen zu weiteren absichtlichen oder unabsichtlichen Verstellungen anderer Parameter geführt? fast bei allen VP aufgetreten meistens sinkt das Sprechtempo mit steigendem Grad der Verstellung, insbesondere bei High und Low nicht nur langsameres Artikulieren, sondern auch mehr Pausen ungewohnte artikulatorische Bewegungen und Gebrauchen der der Artikulationsorgane mehr Konzentration und Anstrengung

34 34 Studie II Lautstärke: bei H wurden VP lauter als Konsequenz des stärkeren subglottalen Luftdrucks, insbesondere bei falsetto LOW: Reduktion der Amplitude im Signal Ausprägung der Vibrationen an der Glottis teilweise Auftreten von creaky voice und flüstern

35 35 Vielen Dank


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