Akoestiek. Geluid zichtbaar gemaakt. Golfvormen. Geluid zichtbaar gemaakt. Golfvormen. Golfvormen. Overzicht

Transcriptie

1 Akoestiek Geluid zichtbaar gemaakt Overzicht 1. Geluid zichtbaar gemaakt Spectra, spectrogrammen en formanten Geluid zichtbaar gemaakt Oscillogram: weergave van de luchtdrukverstoringen (db) Spectrogram: weergave van de intensiteit (db) van iedere frequentie (Hz), op kort opeenvolgende momenten in de tijd zwarte balken : formanten Duur (Sec): de duur van segmenten Intensiteitscontour: luidheid (db) Toonhoogtecontour (F): grondfrequentie (Hz), intonatiecontour Lucht gaat trillen door periodieke variatie van de luchtdruk in het spraakkanaal (door het periodieke open en dicht gaan van de glottis). Fysische grootheden (meetbaar) Psychofysische grootheden (waarneming) + - Amplitude (A) (db) Afstand tussen de extreme posities van de beweging (maximale uitwijking) Periode (T) (sec) Tijd een volledige cyclus zich herhaalt Frequency (F) (Hz) Aantal cycli per seconde luidheid duur toonhoogte 1

2 Luchttrillingen Enkelvoudige golven Periodieke golven: herhaling van zichzelf na een periode T - stemhebbende klanken vocalen, halfvocalen, nasalen, liquidae, stemhebbende obstruenten Samengestelde golven Niet-periodieke golven: onregelmatig fricatieven, ruis, na obstruenten Vocalen periodiek signaal (samengesteld) lokaal maximum in de amplitude van het signaal duur tussen 5 ms (sjwa) en 1 (korte vocalen) en 3 ms (lange vocalen) [a] Obstruenten stilte (stemloze obstruenten) spraakbuis gesloten, drukopbouw stemhebbend gemurmel voice bar / pre-voicing met lage amplitude (stemhebbende obstruenten) gevolgd door een explosie (release), een zeer kort stukje ruis stemhebbend: kort (< 1 ms) stemloos: langer (tussen 1 en 3 ms). Stemloze obstuenten Stemhebbende obstuenten [dbd] [b] [p]: sluiting + explosie (en stukje van [a]) Periodiek signaal met lage amplitude: pre-voicing 2

3 Fricatieven ruis (niet-periodieke golf) door turbulentie in de mond-keelholte of in de glottis Stemloze fricatief: ruis.1527 stemloos: ruis stemhebbend: ruis op een periodiek signaal [f] Stemhebbende fricatief: ruis op een periodiek signaal.357 Nasalen periodiek signaal gladde, sinusachtige golf constante amplitude kleinere amplitude dan vocalen [n] [z] Lateralen /l/: moeilijk te onderscheiden van nasalen (iets scherpere vormen) /r/: verschillende verschijningsvormen: - verglijding van de vocaal (~ ə), of approximant ( Kinderen voor Kinderen ) - één enkel contactmoment (uvulair of ~ flap) - periodieke trilling met lage amplitude (rollende r) Lateralen /l/: moeilijk te onderscheiden van nasalen (iets scherpere vormen) [l] 3

4 /r/: verglijding van vocaal.377 /r/: uvulair.1249 /r/: approximant (Kinderen voor Kinderen) /r/: alveolair (rollende r) De amplitudes en frequenties van de betrokken samenstellende tonen van een samengestelde golfvorm, uitgezet in een grafiek: spectrum De grondtoon F heeft de hoogste amplitude en is de eerste harmonische (H1); de andere componenten zijn meervouden (oktaven) van H1: - H1 = 1, H2 = 2, H3 = 3, etc. - Intensiteit van de harmonischen neemt af met 12 db per oktaaf, door de mond gecorrigeerd naar -6 db per oktaaf Het spraakkanaal boven de glottis filtert het brongeluid zodanig dat bepaalde harmonischen gedempt worden, terwijl andere juist versterkt worden Deze filterfunctie is een resultaat van de resonanties van het spraakkanaal (F) 4

5 Resonantie : bron-filtermodel Resonantie Resonantie Formanten Sommige componenten van de geluidbron hebben dezelfde resonatiefrequenties als het filter (mond-keelholte), waardoor ze versterkt worden Deze resonatiefrequenties veranderen wanneer de vorm van het spraakkanaal verandert, wat leidt tot verschillende geluidskwaliteiten / timbres In vocalen (en sonorante consonanten) manifesteren deze resonanties zichzelf als brede pieken in het spectrum: formanten Spectrogrammen Formanten Spectrogrammen Omdat de spectrale eigenschappen van spraak zeer dynamisch zijn, kan het belangrijk zijn spectrale veranderingen in de tijd te representeren: spectrogram Spectrogrammen: y-as: frequentie x-as: tijd grijstinten: relatieve amplitude (hoe zwarter, hoe hoger de intensiteit) 5

6 Helmholtz-resonantie: veroorzaakt door de gezamenlijke volumes van de achterholte, de voorholte en het volume van de constrictie zelf; F1 van vocalen (eerste formant) voor-vocalen: lage resonantiefrequentie achterholte, F2 hogere resonantiefrequentie voorholte, F3 F2 en F3 dicht bij elkaar achter-vocalen: hogere resonantiefrequentie van achterholte, F3 lagere resonantiefrequentie van voorholte, F2 F2 en F3 ver uit elkaar F1: F2: F3: Hz - hoe dichter de tong tegen het palatum, des te lager de F1 (Helmholtz-resonantie) dus: [i] = lage F1, [a] = hoge F Hz Hz F1 correspondeert met (het omgekeerde van) vocaalhoogte: hoge vocalen hebben een lage F1 F2 correspondeert met (het omgekeerde van) voor achter: achtervocalen hebben een lage F2 Lipronding verlaagt zowel de F2 en de F3 F1 Frequentie Verlaagd: constrictie in voorste helft (voor het midpalatum) -/i/ Verhoogd: constrictie in achterste helft (pharynx) -/a/ F2 Frequentie F3 Frequentie Verlaagd: constrictie bij lippen of achterste of orale holte boven de pharynx -/u/ Verhoogd: constrictie in voorste orale holte achter de lippen en tanden -/i/ Verlaagd: constrictie bij de lippen, mid-palatum of de pharynx - rhotics Verhoogd: constrictie bij de voorste orale holte of het voorste palatum (velair) - /j/ or /a/ 6

7 Klinkerdriehoek Formanten (in Hz) neutrale stand van spraakbuis: [ə] F1 F2 F Formanten (in Hz) [i] [a] [u] [a] [e] [i] F1 F F1 a 636 e 368 i 273 o 382 u 459 F F2 [u] [o] F

8 Diftongen: Formanttransities Frequentie Richting van transities: - afhankelijk van de combinatie van consonanten en vocalen - het punt waarnaar de F2-transitie wijst is de locus-frequentie van de consonant Locusfrequenties: labiaal: 7 Hz alveolair: 17 Hz velair: 27 Hz Obstruenten Stemloze: 1. Een periode zonder spectrale energie die correspondeert met de periode van algehele constrictie 2. (vaak) gevolgd door een release burst Stemhebbende: Het gesloten interval wordt gekarakteriseerd door een laagfrequent periodieke component (voice-bar) in het spectrogram [ba] [da] en [ga]. Welk plaatje is welke consonant? Stemloze obstruenten: spectral zero + korte periode van frictie-ruis Stemhebbende obstruenten: pre-voicing voice bar [aba] [k] 8

9 Fricatieven Stemlozefricatieven bestaan uit een periode van frictie, geproduceerd in de orale constrictie De spectrale eigenschappen van deze frictie-ruis worden bepaald door de precieze manier waarin de ruisbron wordt gegenereerd, plus de filter-functie van het deel van het deel van de spraakbuis vóór de constrictie [s]: concentratie energie rond 55 Hz [f]: gelijkmatiger verdeling energie, vlak spectrum [x]: concentratie rond 15 Hz Stemhebbende fricatieven bevatten een bijkomende laag-frequente component (voice-bar) in het spectrogram Stemloze fricatieven: hoge formanten [f] [v] 4 [s] [z] 2 [x] Frequency (Hz) [asa] Stemhebbende fricatieven: naast hoge formanten een lage periodieke component [aza] Nasalen en Lateralen Zowelnasalen als lateralen hebben een lagere intensiteit dan vocalen Nasalen hebben een lage, brede eerste formant: nasal murmur Zowelnasalen als lateralen hebben spectrale dalen die onstaan doordat de spraakbuis (grotendeels bij l) gesloten is tijdens de articulatie: antiformanten (ca. 4, 12 en 2 Hz voor nasalen, 2125 voor lateralen) 9

10 Nasalen en Lateralen: antiformanten - hoge F1: open - lage F2: achter - hoge F3: achter - 1e iets hogere F2: voor - lage F1: gesloten - lage F2: voor dicht bij - hoge F3: voor elkaar - 1e hogere F1: opener - 2e hogere F2: voor - 1e lange duur: beklemtoond Vocalen 4 lettergrepen - hoge F1: open - lage F2: achter - hoge F3: achter - 1e iets hogere F2: voor - lage F1: gesloten - lage F2: voor dicht bij - hoge F3: voor elkaar - 1e hogere F1: opener - 2e hogere F2: voor - 1e lange duur: beklemtoond [a] [d] [e] [i] Glottisslag Consonanten 1

11 - ruis - stemloos - hoog stemloze fricatief, alveolair - ruis - stemloos - hoog stemloze fricatief, alveolair - sluiting - release-ruis locus freq. 27 Hz stemloze obstruent, velair - sluiting -voicebar - korte release -locusfreq. 17 Hz stemhebbende obstruent, alveolair - vocaalachtig - lagere amplitude -voicebar -locusfreq. 7 Hz - antiformanten? nasaal, labiaal - sluiting - release-ruis locus freq. 27 Hz stemloze obstruent, velair [k] -sluiting -voicebar - korte release -locusfreq. 17 Hz stemhebbende obstruent, alveolair [d] - vocaalachtig - lagere amplitude -voicebar -locusfreq. 7 Hz - antiformanten? nasaal, labiaal [m] [s] Literatuur Rietveld en Van Heuven (1997). Algemene Fonetiek. Coutinho. Ladefoged, Peter (21). Vowels and Consonants. An Introduction to the Sounds of Languages. Blackwell Publishing. Website bij Ladefoged's boek, met geluiden en filmpjes ed. Ladefoged, Peter and Ian Maddieson (1996). The sounds of the world s languages. Blackwell Publishing. [ a k d d e m i s ] Bonus Singer s formant (opera-)zangers kunnen over een groot orkest heen zingen concentratie van energie rond 3 Hz (Sundberg, 1972) om er bovenuit te komen orkest: rond 5 Hz F3, F4 en F5 vormen een cluster 11