Variabilität der Vokalformanten aufgrund der finiten Impedanzen der Glottis, der velopharyngealen Pforte, und der Vokaltraktwände

• Antragsteller: Professor Dr. Peter Birkholz; Professor Dr. Matthias Echternach
• Fachliche Zuordnung: Angewandte Sprachwissenschaften, Computerlinguistik ; Bild- und Sprachverarbeitung, Computergraphik und Visualisierung, Human Computer Interaction, Ubiquitous und Wearable Computing
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 523754899

Häufig wird davon ausgegangen, dass die Frequenzen der Vokalformanten in erster Linie durch die Hohlraumform des Vokaltrakts bestimmt sind, und ihre Bandbreiten durch verschiedene Verlustmechanismen wie die weichen Wände, viskose Reibung, und die Schallabstrahlung an den Lippen. Mehrere Arbeiten deuten jedoch darauf hin, dass die Formantfrequenzen auch beträchtlich durch bestimmte Randbedingungen beeinflusst werden, insbesondere durch die finite akustische Impedanz der Glottis während der Phonation, durch die weichen Wände des Vokaltrakts, und durch einen unvollständigen velopharyngealen Verschluss. Der Effekt aller drei Mechanismen ist dabei ähnlich: die ersten zwei Formanten werden zu einer höheren Frequenz verschoben und ihre Bandbreiten werden größer (im Vergleich zu einem Vokaltrakt mit starren Wänden und verschlossener Glottis und velopharyngealer Pforte). Bisher wurden die drei Mechanismen nur einzeln betrachtet, und meistens anhand von physischen Modellen des Sprechapparats oder durch Computersimulationen (und nicht am Menschen). Das Ziel des hier vorgeschlagenen Projekts ist die nähere Untersuchung dieser Mechanismen durch die Kombination von Experimenten an Probanden, mit physischen Vokaltraktmodellen, und Computersimulationen. Dabei ist von besonderem Interesse, wie mehrere gleichzeitig vorhandene Mechanismen bei der Verschiebung der Formanten zusammenspielen, was ihre gemeinsame physikalische Ursache ist, inwieweit die Effekte perzeptiv relevant sind, und ob und wie sie gezielt beim Sprechen oder Singen eingesetzt werden. Die Ergebnisse des Projekts würden unter anderem eine bessere Interpretation gemessener Formantfrequenzen erlauben, eine Verbesserung von Verfahren zur Schätzung der Vokaltraktlänge oder Vokaltraktform aus Formantfrequenzen, die Verbesserung von Methoden der inversen Filterung, sowie genauere Simulationsmodelle der Spracherzeugung.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen