Vokalreduktion im Deutschen

Präsentation zum Thema: "Vokalreduktion im Deutschen"—  Präsentation transkript:

1 Vokalreduktion im Deutschen
Christine Mooshammer Institut für Phonetik und digitale Sprachverarbeitung Universität Kiel Christian Geng Zentrum für Allgemeine Sprachwissenschaft, Typologie und Universalienforschung GWZ Berlin Christine Mooshammer (IPDS Kiel) & Christian Geng (ZAS Berlin) 25. April 2007

2 Überblick Vokalreduktion in den Sprachen der Welt
Phonetik Phonologie Vokalreduktion im Deutschen Artikulatorische Ergebnisse Akustische Ergebnisse Evaluierung Diskussion Christine Mooshammer (IPDS Kiel) & Christian Geng (ZAS Berlin) 25. April 2007

3 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 Phonetisch wird Vokalreduktion durch schnelles Sprechen aber auch durch Deakzentuierung meist mit Target undershoot erklärt. Dieser Begriff stammt von Björn Lindblom, der zeigen konnte, dass die spektralen Veränderung durch die Dauerkürzung zustande kommen. Ich möchte das hier anhand von simulierten Zungenbewegungen in /t Vokal t/ Sequenzen zeigen. Im oberen Bild sieht man die Verschließbewegung zum /t/, die Öffnungsbewegung zum Vokal und wiederum eine Verschließbewegung. In wortunbetonten Silben bzw. beim schnellen Sprechen bewegt sich die Zungenspitze nicht schneller, da dies einen hohen artikulatorischen Aufwand bedeuten würde. Reduziert wird die Bewegungsauslenkung wie in der blauen Linie dargestellt. Die Zungenspitze erreicht nicht das vokalische Ziel sondern der Vokal wird näher am konsonantischen Kontext produziert. Christine Mooshammer (IPDS Kiel) & Christian Geng (ZAS Berlin) 25. April 2007

4 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 Russisch: betont: /i, e, a, o, u/ unbetont: /i,  , u/ Lindblom und viele andere sehen also Vokalreduktion als einen graduellen phonetischen Prozess, der insgesamt eine Schrumpfung des Vokalraums zur Folge hat. Phonologisch gesehen kommt es durch diese Schrumpfung in vielen Sprachen zu Neutralisationen, d.h. Phoneme fallen in unbetonter Position zusammen. Ein sehr bekanntes Beispiel ist das Russische, das in betonter Silbe zwischen den Vokalen i, e, a, o und u unterscheidet. In unbetonter Silbe wird das /e/ zu /i/ und /a/+/o/ werden zu Schwa. In den letzten Jahren beschäftigten sich nun vermehrt Phonologen mit der Frage, warum bestimmte Laute häufiger neutraliserten werden als andere in den Sprachen der Welt. Christine Mooshammer (IPDS Kiel) & Christian Geng (ZAS Berlin) 25. April 2007

5 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 Christine Mooshammer (IPDS Kiel) & Christian Geng (ZAS Berlin) 25. April 2007

6 1. Vokalreduktion: phonologisch
Unbetont mit Neutralisation 1. Hohe Vokale verändern sich kaum. i u a =  Betont: (nach Padgett & Tabain 2004) 2. Der „Boden“ wird angehoben.  Schrumpfung des Vokalraums. i u a e o Unbetont ohne Neutralisation Die Ergebnisse dieser Forschungen möchte ich wiederum am Beispiel des Russischen verdeutlichen. Die Reduktion in unbetonter Position bewirkt eine Verkleinerung des Vokalraumes, und zwar sowohl bei Sprachen mit Neutralisation als auch ohne Neutralisation. Bei letzterem werden die Vokalkategorien näher zusammengepresst aber nicht neutralisiert. Als Beispiel wäre hier das deutsche zu nennen. Als Gemeinsamkeiten konnte festgestellt werden, dass sich die hohen Vokale kaum verändern, der Boden angehoben wird Und ingesamt in der vertikalen richtung stärker reduziert wird als in der horizontalen, wo es in keiner Sprache zu Neutralisationen kommt. i u a e o 3. Vertikale Richtung ist stärker betroffen als die horizontale. Christine Mooshammer (IPDS Kiel) & Christian Geng (ZAS Berlin) 25. April 2007

7 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 Christine Mooshammer (IPDS Kiel) & Christian Geng (ZAS Berlin) 25. April 2007

8 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 Christine Mooshammer (IPDS Kiel) & Christian Geng (ZAS Berlin) 25. April 2007

9 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: a>e/o>i/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 Christine Mooshammer (IPDS Kiel) & Christian Geng (ZAS Berlin) 25. April 2007

10 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 Aus diesen Vorbemerkungen ergaben sich für uns folgende Fragestellungen: Die meisten Daten, auf die sich die phonologische Literatur stützt, sind rein impressionistische Transkriptionen. Einige wenige stützen sich auch auf perzeptive bzw. akustische Erhebungen wie sie auch hier am Institut durchgeführt wurden. Das Phänomen des target undershoots basiert jedoch auf der Sprachproduktion, wozu bisher keinerlei Daten vorlagen. Target undershoot impliziert auch immer eine Kürzung der Vokale. Wie aber schon Trubetzkoy und Klatt festgestellt haben, sind die ungespannten Vokale relativ undehnbar und auch inkompremierbar. Deshalb hat uns interessiert, was mit den ungespannten Vokalen in unbetonten Silben passiert. Christine Mooshammer (IPDS Kiel) & Christian Geng (ZAS Berlin) 25. April 2007

11 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, 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 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) Kurz erwähnen möchte ich aber noch meine Kollegen, die mit mir zu dieser Arbeit beigetragen haben: Suse Fuchs, Phil Hoole und Christian Geng. Christine Mooshammer (IPDS Kiel) & Christian Geng (ZAS Berlin) 25. April 2007

12 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 Deshalb führten wir eine Studie mit dem Artikulographen durch. Hier ein glückliches Opfer unterm Helm, das einigen vielleicht bekannt vorkommt. Sie sehen auch, dass wir vier Sensoren auf die Zunge geklebt haben, und je einen auf den Unterkiefer sowie die Oberlippe. Wir haben 7 Sprecher des Deutschen überreden können, die zufälligerweise alle Phonetiker waren. Da wir die 15 Vollvokale des Deutschen in konstantem Konsonantenkontext untersuchten wollten, mussten wir leider auf Logatome zurückgreifen. Der Wortakzent war pseudomorphologisch festgelegt. In betonter Position folgte ein –er, wie in Toter und in unbetonter Position ein –al wie in total.Das ganze wurde dann zusätzlich in den Trägersatz Ich habe Tater nicht tatal gesagt, wodurch natürlich wort- und satzakzent konfundiert sind. Christine Mooshammer (IPDS Kiel) & Christian Geng (ZAS Berlin) 25. April 2007

13 2. Eigene Untersuchung: Dauern
Als erstes wollte wir testen, ob die ungespannten vokale wirklich nicht kompremierbar sind. In dieser Abbildung sind in rot die akustischen Dauern der gespannten und in grün die der ungespannten vokale dargestellt. Die gespannten Vokale werden durch den Wortakzent sehr stark verkürzt, wie der Vergleich des dunkelroten mit dem hellroten Balken zeigt. Die ungespannten hingegen verändern sich kaum. gespannt ungespannt Christine Mooshammer (IPDS Kiel) & Christian Geng (ZAS Berlin) 25. April 2007

14 2. Eigene Untersuchung: Sprecherspezifische Unterschiede
Zungenpositionen während der akustischen Vokalmitte Wie sieht es nun mit den Zungenpositionen, gemessen ca. in der Vokalmitte, aus? Ich habe hier mal zwei bayerische Sprecher mit sehr unterschiedlichen Gaumenformen herausgegriffen, W1 und M4. Vergleichen wir die Zungenkonfigurationen für /i/ so hat die weibliche Sprecherin eher eine stark gewölbte Zunge und Sprecher M4 eine flachere. Das passt aber auch sehr gut zu den Gaumenkonturen. In beiden Fällen jedoch schmiegt sich die Zunge an den Gaumen. Für /u/ zeigen die beiden Sprecher wiederum deutliche Unterschiede. Der Betonungsunterschied wird von beiden Sprechern jeodch recht ähnlich produziert: sehr ähnliche Konfigurationen bei /i/ und eine vorverlagerte und angehobene Zunge für unbetontes /u/. Wir brauchen also eine Methode um von den sprecherspezifischen Unterschieden zu abstahieren und die linguistisch relevanten Faktoren zu extrahieren. Christine Mooshammer (IPDS Kiel) & Christian Geng (ZAS Berlin) 25. April 2007

15 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) Wir verwendeten hierfür eine Normalisierungsmethode, die auch oft in der neurologischen Hirnforschung und in der Zoologie Anwendung findet, um landmarks aufeinander abzubilden. Aus Zeitgründen möchte ich hier nicht auf die Einzelheiten der Procrustes Analyse eingehen, sondern nur kurz die wichtigsten Schritte erwähnen: als erstes wird eine einfache Z –transformation durchgeführt, dann werden die Daten skaliert und anschließend mittels Singulärwertzerlegung aufeinander gedreht. Dadurch entsteht einerseits das sprecherunabhängige Konsensusobjekt und andererseits die rekonstruierten Sprechermodelle. Wir hatten drei Sets von Eingabedaten, erstens Formantkarten, zweitens Zungenkonfigurationen und drittens die Gaumenkonturen Christine Mooshammer (IPDS Kiel) & Christian Geng (ZAS Berlin) 25. April 2007

16 2. Eigene Untersuchung: Procrustes-Normalisierung der Gaumenkonturen
Der Unterschied zwischen Konsensusobjekt und rekonstruierten Sprecherdaten lässt sich am besten anhand der Gaumenkonturen zeigen. Links sehen Sie die Rohgaumen, in dunkelblau von M4 und in rosa von mir. Rechts sehen Sie die transformierten Daten, in grau das Konsensusobjekt, in blau sprecher M4 und in rosa wiederum W1. Durch die Nomraliserung wurden die Größenverhältnisse nivelliert und die Orientierung der Konturen festgelegt. Christine Mooshammer (IPDS Kiel) & Christian Geng (ZAS Berlin) 25. April 2007

17 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/) Zurück zu den Konsensus Zungenpositionen: auch hier sehen wir für die unbetonten gespannten Vokale generell während der Vokalmitte eine Anhebung der Zungenspitze und für /u/ und /o/ auch eine Vorverlagerung. /i/ hingegen ändert sich kaum. Für die ungespannten Vokale wird die gesamte Zunge angehoben in unbetonter Position. Wir können also durchaus von einer stärkeren Koartikulation mit konsonantischen Kontext in unbetonter Silbe ausgehen. Christine Mooshammer (IPDS Kiel) & Christian Geng (ZAS Berlin) 25. April 2007

18 2. Eigene Untersuchung: „Schrumpfung“
Gespannte Vokale: Reduktion in beide Richtungen Mehr Reduktion am Zungenspitzensensor  Starke temporale und räumliche Reduktion 24% 29% 34% 43% 34% 71% 75% 85% 91% Ungespannte Vokale: Anhebung und Vorverlagerung des „Vokalraumes“ als Ganzes  kaum temporale Reduktion und räumliche Schrumpfung Als nächstes betrachten wir die Schrumpfung des Vokalraums im unbetonten Fall. Im oberen Bild sind die Zungenpositionen der gespannten Vokale /i, e, E, a, o und u/ für die vier Zungenspulen dargestellt und druch linien miteinander verbunden. Ich nenne das der Einfachheit halber schnell mal Vokalraum, obwohl ich das natürlich nicht darf. Rot entspricht den betonten und grün den unbetonten vokalen. Die grüne Zahl entspricht jeweils der Fläche des grünen Polygons in Prozent vom roten Polygon. D.h. der Vokalraum für unbetonte Vokale beträgt an der Zungenspitze 24% der Fläche des betonten Vokalraums. Wir sehen eine sehr starke Reduktion, und zwar für den hinteren Sensor T4 sogar stärker in der horizontalen als in der vertikalen Richtung. Das heisst die gespannten Vokale werden sowohl von der Dauer her als auch räumlich stark reduziert. Die ungespannten Vokale hingegen werden als ganzes verschoben aber der Vokalraum wird nur geringfügig und nicht signifkant reduziert, was ja wiederum sehr gut zur fehlenden Kürzung passt. Zungenspitze Zungenrücken Christine Mooshammer (IPDS Kiel) & Christian Geng (ZAS Berlin) 25. April 2007

19 2. Eigene Untersuchung: Diskrepanz zu Phonologie (bzw. Akustik)
73% 64% 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 Hätten wir nun nur die Formanten betrachtet, so kämen wir zu einem ganz anderen Schluss: erstens werden die hinteren Vokale ähnlich reduziert wie die vorderen, des weiteren ähneln sich die Reduktionsmuster der gespannten und ungespannten vokale. Das heisst, akustisch mag die Annahme durchaus stimmen, dass die Reduktion stärker in der vertikalen als in der horizontalen Richtung ausgeprägt ist. Dies kann aber nicht direkt artikulatorisch begründet werden. Zusammenfassend ist wohl das wichtigste Ergebnis dieser Studie, dass sie gespannte Vokale von den ungespannten u.a. dadurch unterscheiden, dass sie – obwohl sie kaum gekürzt werden – trotzdem dem target undershoot unterliegen. Christine Mooshammer (IPDS Kiel) & Christian Geng (ZAS Berlin) 25. April 2007

20 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 Christine Mooshammer (IPDS Kiel) & Christian Geng (ZAS Berlin) 25. April 2007

21 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? Christine Mooshammer (IPDS Kiel) & Christian Geng (ZAS Berlin) 25. April 2007

22 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) Am naheliegendesten ist hier natürlich die artikulatorische und die audiovisuelle Synthese. Target undershoot ließe sich ganz einfach modellieren durch eine stärkere Überlappung von Öffnungs- und Verschließgeste, wie das von vielen schon vorgeschlagen wurde und ich das am Anfang dieses Vortrags auch schon mal gezeigt habe. Problematisch ist für den Wortakzent im Deutschen aber, dass dies nicht zum temporalen Widerstand der ungespannten Vokale passt. Viel besser ist es direkt bei den Muskeln anzusetzen. Mein Vorschlag ist für betonte Vokale im /t/ Kontext anzunehmen, dass die für das /t/ relevanten Muskeln mit beginn des Vokals relativ schnell deaktiviert und erst am Ende wieder aktiviert werden. Für die unbetonten Vokale erfolgt die Deaktivierung und Aktivierung wesentlich langsamer, weshalb während der unbetonten Vokale noch Restaktivität der am /t/ beteiligten Muskeln vorhanden ist. Das heisst, der erhöhte Aufwand in wortbetonten Silben beruht dann auf schnellerer Muskelaktivierung und –relaxierung für die benachbarten Laute. Wir hätten also mehr Muskelaktivität während des unbetonten Vokals, was erstmal ein wenig paradox klingt. Diesen Ansatz möchte ich in nächster Zeit mit dem biomechanischen Zungenmodell GEPPETO gemeinsam mit Pascal Perrier aus Grenoble testen. Christine Mooshammer (IPDS Kiel) & Christian Geng (ZAS Berlin) 25. April 2007

23 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
Christine Mooshammer (IPDS Kiel) & Christian Geng (ZAS Berlin) 25. April 2007

24 2. Vowel quality: Formants
[+S,+F] 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) Christine Mooshammer (IPDS Kiel) & Christian Geng (ZAS Berlin) 25. April 2007