Kinematic analysis of vowel production in German
Abstract
Gespannte und ungespannte Vokale besitzen die gleichen Kontrollmechanismen für die grundlegenden CV und VC Bewegungen, aber unterscheiden sich in der Art und Weise wie diese Elemente miteinander verknüpft sind.
Die gespannten und ungesprannten Vokale des Deutschen werden in Hinblick auf Dauer, Amplitude und Geschwindigkeit von Lippen – und Zungenbewegung analysiert, mit dem Ergebnis, dass bei der Artikulation von CV und VC Silben ähnliche Bewegungen ausgeführt werden, die sich durch ihre Anordnung unterscheiden.
Die Studie beschreibt die Messung von Vokalen hinsichtlich einem Unterschied zwischen gespannten und ungespannten Vokalen.
Introduction
Unter Einbeziehung der Länge soll herausgefunden werden, ob sich gespannte vs.
ungespannte Vokale durch unterschiedliche Bewegungsmuster charakterisieren lassen.
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In dieser Studie wird er Zusammenhang phonologischer und artikulatorischer Aspekte der deutschen Vokalproduktion im Bereich dynamischer Charakteristika (räumlich-zeitlich) untersucht.
Ziel der Arbeit ist eine Untersuchung der dynamischen Charakteristika von Vokalen im Deutschen, insbesondere der Gespanntheit von Vokalen.
Da die gespannten und ungesprannten Vokale nur abhängig von bestimmten Silbenstrukturen auftreten (z.B. ungespannt nur in geschlossenen Silben), wird statt des Vokals allein die ganze Silbe betrachtet, um die Artikulationsabfolge zu analysieren.
Das Paper beschäftigt sich mit dynamischen Charakteristiken der Vokalartikulation und betrachtet dierfür das Deutsche, da dies eine Sprache mit deutlichen Vokalkonstrasten ist (gerundet-ungerundet, gespannt-ungespannt, Kombination von beidem)
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In der Phonologie wird davon ausgegangen, dass die Gesp. vs Ungespanntheitsdistinktion in der Verknüpfung des Vokals mit dem Folgekonsonanten zu finden ist, während es aus phonetischer Sicht keine einheitlichen Schlussfolgerungen gibt.
Innerhalb der Phonologie des Deutschen geht man seit langem davon aus, dass die Gespanntheit des Vokals von der Verbindung des Vokals mit dem nachfolgenden Konsonanten abhängt.
Bisherirge Untersuchungen zu VC-Silben bleiben ohne phonetische Erkenntnisse, weshalb von detaillierteren artikulatorischen Daten neue Ergebnisse erhofft werden.
Die Phonolgie beschäftigt sich schon lange mit dem Kontrast von gespannt vs. ungespannt in Zusammenhang mit der Silbenstruktur aber die Ergebnisse sidn noch unvollständig.
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Um bei der Untersuchung ob sich gesp. und ungesp. Vokale durch ihre Bewegungsmuster unterscheiden andere Einflüsse (z.B. Vokallänge) möglichst auszuschließen, wurde ein Sprechgeschwindigkeitskontrast verwendet, wobei auch zwischen den beiden Vokaltypen (gesp., ungesp.) und der Sprechgeschwindigkeit ein Zusammenhang besteht (unterschiedliche Druckveränderungen).
Gespannte und ungespannte Vokale unterscheiden sich nicht nur durch ihre
Bewegungsabläufe sondern auch durch die Länge, welche durch die Sprechgeschwindigkeit variiert werden kann. In Abhängigkeit von der Sprechgeschwindigkeit lässt sich feststellen, dass die beiden Vokalklassen sich auch hinsichtlich der Kompression differenzieren lassen.
Nicht außer Acht gelassen werden darf der Zusammenhang von gespannt7ungespannt mit der Dauer der Vokale; in der Studie wählt man deswegen verschiedene Sprechgeschwindigkeiten.
Material and procedure
In diesem Abschnitt wird beschrieben wie bei diesem Experiment vorgegangen wurde d.h. der gesamte Ablauf des Experiments, Methode, Versuchspersonen, Hilfsmittel die verwendet wurden.
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5 Sprecher sprachen ein Logatom (g∂CVC∂) 5 Mal in zwei Geschwindigkeiten (normal, schnell), wobei die Geschwindigkeit durch das Vorspielen von Beispielsätzen so kontrolliert wurde, dass die Dauer der gesp. Vokale beim schnellen Sprechen der der ungesp. im
normalen Sprechtempo entsprach.
Nach Aufnahmen von gesprochenen CVC-Silben wurden die Aufnahmen so verzögert, dass die gespannten Vokale genauso lang waren, wie die ungespannten.
Das Korpus der Untersuchung bestand aus fünf Wiederholungen eines Logatoms der Form /g@CVC@/, das in einen Trägersatz integriert war und mit den Sprechgeschwindigkeiten
„normal“ und „schnell“ von fünf Muttersprachlern des Deutschen gesprochen wurde.
5 deutsche Sprecher sprachen in 5 Wiederholungen Logatome in Trägersätzen, welche im ersten Durchgang normal schnell und im nächsten schnell gesprochen werden mussten, sodass letztendlich die schnell gesprochenen gespannten Vokale die gleiche Dauer wie die normal schnell gesprochenen ungespannten Vokale erreichten.
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Mit Hilfe elektromagnetischer Artikulographie wurden die Bewegungen von Zunge, Unterlippe und Kiefer gemessen.
Mit Hilfe von elektromagnetischer Artikulographie wurden die Bewegungen der Zunge, der Unterlippe und des Kiefers aufgezeichnet.
Elektromagnetische Airtikulographie wurde zu Beobachtungen eingesetzt.
Die Aufnahmen wurden mit einem elektromagnetischen Artikulographen durchgeführt, hierbei Sensoren auf der Zunge, Ober- und Unterkiefer und 3 Referenzpunkte für Kopfbewegungen.
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Artikulatorische Analyse über die Spiralen, die dem Konstriktionsort am nächsten waren.
Die Bewegungen der Segmente CV, Nukleus, VC wurden analysiert, wobei es keine Punktmessungen gab.
Jedes CVC Segment wurde weiter in CV, Nukleus und VC unterteilt, dabei wurde der
Nukleus als der Teil zwischen CV offset und VC onset festgelegt. Daraus ergibt sich, dass die Dauer des Nukleus verhältnismäßig kurz ist, da die Beschleunigung am Übergang von CV zu VC meist sehr hoch ist.
Jede CVC-Bewegung wurde für die Analyse in 3 Teile geteilt: CV, Nukleus, VC.
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Results
Die ungespannten Vokale sind weniger zusammengepresst als die gespannten Vokale.
Ungesp. Vokale haben weniger Druck als gesp. bei beiden Geschwindigkeiten (1/3 absolut und 50%).
Ein vorläufiges Ergebnis lautet, dass ungespannte Vokale weniger stark komprimieren als gespannte Vokale.
Analysen bis zu diesem Zeitpunkt kamen zu dem Ergebnis, dass ungespannte Vokale weniger Druck aufbauen als die gespannten; nachfolgend wird detaillierter auf die Dauer der
Bewegungsabläufe und die Beziehung zwischen Dauer, Distanz und Maximalgeschwindigkeit.
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3.1 Analysis of kinematically defined durations
Es wurden CV und VC Teile von CVC-Silben untersucht und festgestellt, dass bei
ungespannten V der Übergang der Lippenbewegungen von CV Schließung zu VC Öffnung eine einzige Bewegung ist, während bei gespannten V im Nukleusbereich die
Lippenbewegung langsamer verläuft.
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Der Median für die Dauer aller Wiederholungen für jedes Item wurde berechnet um einen paarweisen t-Test für die Effekte von gesp. vs ungesp. und Sprechgeschwindigkeit
durchzuführen.
Die Analyse basiert auf maximal 105 Werten für jede Kombination von Gespanntheit und Sprechgeschwindigkeit.
Für die Analyse standen letztlich 105 Messwerte zur Verfügung, die sich aus den
Kombinationsmöglichkeiten zwischen Gespanntheit und Sprechgeschwindigkeit ergaben.
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Beschreibung der Tabelle.
Die Tabelle 1 zeigt die Durchschnittswerte, welche die Untersuchung ergeben hat. Links sind die beiden Vokalkategorien (gespannt/ungespannt) angetragen und oben die
Sprechgeschwindigkeiten (normal/schnell) sowie die absolute und die relative Dauer. In der mit “Cons.” (consistency) bezeichneten Spalte bzw. Reihe wird die Beständigkeit der Unterschiede angegeben.
Die 3 Teile in der Tabelle 1 zeigen die durchschnittlichen Resultate für die insgesamt 4 experimentellen Bedingungen.
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Ein Effekt ist im Vergleich zwischen Nukelus und CV, bzw. VC zu beobachten: Die gesp.
Vokale in der CV und VC Umgebung kontrahieren stärker als die ungesp. (von normaler zu schneller Sprechgeschwindigkeit), bei den ungesp. Nuklei steigt die Kontraktion von normal zu schnell auf 12,5%, bei den gesp. auf 52,3%.
Zwar kontrahieren die gespannten Vokale in den CV und VC Segmenten vergleichsweise mehr als die ungespannten Vokale, jedoch weist der Nukleus die stärkste Kontraktion von allen drei Segmenten auf, obwohl er das kürzeste Segment bildet.
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Die Dauer der gesp. Vokale ist variabler zwischen und innerhalb der 2 Sprechgeschwindigkeiten als die der ungesp.
Keine Effekte bei den ungesp. Vokalen im Bezug auf den CV und VC Kontext.
Ein weiteres Ergebnis ist, dass die Dauer von gespannten Vokalen nicht nur zwischen den beiden Sprechgeschwindigkeiten sondern auch innerhalb der einzelnen Geschwindigkeiten stark variiert.
In Bezug auf die CV und VC Segmente verkürzen sich die gespannten Vokale etwas mehr als die ungespannten Vokale.
3.3 Results – Velocity profiles of CV und VC segments
Bei den Vokalen, die nach der Untersuchung der Dauerunterschiede und der Entfernung übrig geblieben sind, wurden die Geschwindigkeitsprofile untersucht.
Dieser Abschnitt beschäftigt sich damit, ob ungespannte und gespannte Vokale einen Unterschied in ihren Geschwindigkeitsprofilen („velocity profiles“) aufweisen.
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Ein Zusammenhang zwischen max. Geschwindigkeit und Abstand war zu beobachten, außerdem war die Neigung der Kurve dieser beiden Parameter höher in Bedingungen mit kürzerer Dauer (ungesp. vs gesp. Vokale und schnell vs normal).
Wie andere Studien schon gezeigt haben, besteht ein großer Zusammenhang zwischen Höchstgeschwindigkeit und Bewegung. Dieser Anstieg ist höher in Verbindung mit Steifigkeit.
Wie in vorherigen Studien wurde auch hier ein enger Zusammenhang zwischen dem Punkt der höchsten Geschwindigkeit und dem Abstand festgestellt.
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Der Zusammenhang zwischen Steifigkeit und Dauer wurde von Ostry & Munhall mit der Gleichung
peak velocity/displacement = c / duration ausgedrückt.
Ein enger Zusammenhang zwischen der Festigkeit und dem Kehrwert der Dauer (Korrelation .9).
Die Formel peak velocity/displacement = c/duration wurde im Experiment bestätigt.
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c eignet sich dazu die kinematische Ähnlichkeit zwischen gespannten und ungespannten Vokalen zu bewerten bzw. zu berechnen, allerdings variiert c in Abhängigkeit von der Dauer.
Keine weiteren Auswertungen des Koeffizienten c, lediglich als Hilfsmittel um die kinematischen Ähnlichkeit zwischen gesp. und ungesp. Vokalen in den
Geschwindigkeitsoptionen zu erfassen.
C wird als Richtgröße in Bezug auf Ähnlichkeit von gespannten und ungespannten Vokalen während der Manipulationen genutzt.
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c variiert mit der Dauer.
Es stellt sich heraus, dass c mit der Dauer variiert.
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Obwohl es eine hohe Korrelation zwischen der Festigkeit und der Dauer gibt, besteht immer noch die Möglichkeit, dass es kleine systematische Unterschiede (beim Koeffizienten) aufgrund der experimentellen Bedingungen gibt.
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Jeder Punkt in Abb. 2 stellt den Durchschnittswert für jede experimentelle Bedingung dar:
Spannunsgrad, Sprechgeschwindigkeit und konsonantischer Kontext, wobei zwischen CV und VC unterschieden wird.
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Bei CV und VC Bewegungen sind steigende Werte für c über die Dauer zu beobachten, wobei diese für VC höher sind, daher haben VC mit längerer Dauer auch einen höheren Wert als CVs ähnlicher Dauer, außerdem scheint es keine besonderen Unterschiede des Koeffizienten im Bezug auf die gesp. und unges. Vokale zu geben.
Es scheint keinen Unterschied zwischen gespannten und ungespannten Vokalen hinsichtlich der Werte für c zu geben.
Obwohl CV und VC beide eine Tendenz aufweisen, dass der Maßstab c bei längerer Dauer ansteigt, ist der Snstieg bei VC-Bewegungen steiler, woraus sich höhere c-Werte ergeben.
Conclusions
Die entscheidenden Dauerunterschiede waren im Nukleus zu beobachten, der daher nicht als steady-state-Phase angesehen wird, sondern eher als Indikator für die Festigkeit der Kopplung zwischen den CV und VC Bewegungen: eng für ungesp. und locker für gesp. Außerdem konnten keine auffälligen Unterschiede bei den Bewegungselementen der Vokalproduktion beider Typen festgestellt werden.
Der ausschlaggebende Unterschied zwischen gespannten und ungespannt.
Der ausschlaggebende Unterschied in der Dauer zwischen gespannten und ungespannten Vokalen beinhaltet das Nukleussegment. Der Nukleus kann als ein Maß für die Enge zwischen CV und VC Segment gesehen werden: eng bei ungespannten Vokalen, locker bei gespannten Vokalen. In Hinblick auf die Bewegungsabläufe bei den beiden Vokalklassen konnten keine Unterschiede in der Organisation der Bewegungen festgestellt werden. en Vokalen besteht in dem Nucleus Segment.
Das Segment ist nicht starr. Die Variabilität der Dauer des Nukleus kann als Maß der Festigkeit zwischen CV und VC gesehen werden (eng für ungespannten Vokale, lose für gespannte Vokale).
