Christine Mooshammer (IPDS Kiel) & Christian Geng (ZAS Berlin) 20. April 2007
Vokalreduktion im Deutschen
Christine MooshammerInstitut für Phonetik und
digitale Sprachverarbeitung
Universität Kiel
Christian GengZentrum für Allgemeine
Sprachwissenschaft, Typologie und
UniversalienforschungGWZ Berlin
Christine Mooshammer (IPDS Kiel) & Christian Geng (ZAS Berlin) 20. April 2007
Überblick
1. Vokalreduktion in den Sprachen der Welt- Phonetik- Phonologie
2. Vokalreduktion im Deutschen- Artikulatorische Ergebnisse- Akustische Ergebnisse- Evaluierung
3. Zusammenfassung 4. Fragen zur Vokalreduktion?
5. Ausblick: LAKU (Vorläufiges Akronym für Language Archive Kiel University)
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1. Vokalreduktion: phonetischPhonetische Vokalreduktion (z.B. bei schnellem Sprechen oder Deakzentuierung):Lindblom 1963: Target undershoot
• Vokale werden verkürztZwei Möglichkeiten:1.schnellere Artikulationsbewegungen erhöhter Aufwand2. Reduktion der Öffnungs- und
Schließ-bewegung Vokalziel wird nicht erreicht und liegt
näher am Konsonantenverstärkte KoartikulationVermeidung von erhöhtem
artikulatorischem Aufwand
Zeit
Zung
ensp
itzen
bewe
gung
Wortbetont
V
Cini Cfin
Zeit
Zung
ensp
itzen
bewe
gung
Unbetont: target undershoot
V
Cini Cfin
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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/
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1. Vokalreduktion: phonologisch• Beispiel Katalanisch:
Wortbetonte vordere Vokale– /e/: cec blind– //: 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
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1. Vokalreduktion: phonologisch
Betont:
(nach Padgett & Tabain 2004)
Unbetont mit Neutralisation
Unbetont ohne Neutralisation
i u
a
e o
i u
a =
i u
ae o
1. Hohe Vokale
verändern sich kaum.2. Der „Boden“
wird angehoben. Schrumpfung
des Vokalraums.
3. Vertikale Richtung ist
stärker betroffen als die
horizontale.
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1. Vokalreduktion: phonologischErklärungen für diese Muster:
- durch Vokalkürzung kommt es zu Target undershoot
phonetischer Determinismus: alle Sprachen mit ähnlichem Vokalsystem müssten auch ein ähnliches Reduktionsmuster zeigen.
1. 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
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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
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1. Vokalreduktion: phonologisch1. Flemming (2004, submitted)2. Crosswhite (2001, 2004): prominence alignment
1. Vokale unterscheiden sich inhärent durch ihre Prominenz 2. Prominenz ist durch die Kieferposition und die Dauer
spezifiziert: • a>e/o>i/u • ≈ Sonorität
3. Prominente Segmente werden in unbetonter Position vermieden
Vokalreduktion durch Target undershoot
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
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2. Eigene Untersuchung: Fragestellungen
Bisher: Argumentation basiert bisher auf impressionistischen Daten und einigen wenigen perzeptiven und akustischen Studien
Ziel 1: ArtikulatorischeArtikulatorische Untersuchung zum Wortakzent
Ungespannte Vokale sind relativ unkompremierbar und undehnbar. Target undershoot basiert aber auf Kürzung
Ziel 2: Untersuchung der ungespannten Vokale
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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, 337-355.
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. 129-152.
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)
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2. Eigene Untersuchung: Experiment• EMMA Studie
4 Sensoren auf der Zunge + Kiefer, Oberlippe
• 7 Sprecher des Deutschen 2 weiblich W1, W25 männlich M1-M5
• 15 Vollvokale des Deutschenbetont: /V/unbetont: /V/
• Trägersatz: “Ich habe tVter nicht tVtal gesagt.”
• 8 Wiederholungen
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2. Eigene Untersuchung: Dauern
[+S] [-S] [+S] [-S]
Vokaldauer
0
20
40
60
80
100
120
140 gespannt betontgespannt unbetontungespannt betontungespannt unbetont
gespannt ungespannt
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2. Eigene Untersuchung: Sprecherspezifische Unterschiede
-5
0
5
10
15
20
25 W1 /tit/
10 20 30 40 50 60
M4 /tut/
front [mm] back10 20 30 40 50 60
-5
0
5
10
15
20
25 W1 /tut/
front [mm] back
M4 /tit/
W1 stressedW1 unstressedM4 stressedM4 unstressed
Zungenpositionen während der akustischen Vokalmitte
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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 SprecherdatenEingabedaten:
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)
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2. Eigene Untersuchung: Procrustes-Normalisierung der Gaumenkonturen
10 20 30 40 50
-10
0
10
20
30
Rohgaumen
10 20 30 40 50
-10
0
10
20
30
Procrustes Gaumen
W1M4Consensus
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2. Eigene Untersuchung: Zungenpositionen
Gespannte Vokale:/i/: kaum Einfluss/u, o/: Vorverlagerung +
Anhebung der Zungenspitze
/a/: Anhebung der Zungebei unbetonten Vokalen
-10
0
10
20 i tense
-10
0
10
20 u tense
-10
0
10
20 o tense
20 40 60
-10
0
10
20 a tense
front [mm] back
s tres s eduns tres s ed
Ungespannte Vokale:bei allen Vokalen ist die
gesamte Zungen-konfiguration erhöht
verstärkte Koartikulation mit Kontext (/tVt/)
-10
0
10
20 i tense
-10
0
10
20i lax
-10
0
10
20 u tense
-10
0
10
20u lax
-10
0
10
20 o tense
-10
0
10
20o lax
s tres s eduns tres s ed
20 40 60
-10
0
10
20 a tense
front [mm] back20 40 60
-10
0
10
20a lax
front [mm] back
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2. Eigene Untersuchung: „Schrumpfung“
20 25
0
5
10
T1
30 35
T2
40 45
T3
50 55
0
5
10
T4
20 25 30
-5
0
5
10
15
20
T130 40
T240 45 50
T350 55 60
-5
0
5
10
15
20
T4
Zungenspitze Zungenrücken
24% 29% 34% 43%
Gespannte Vokale:• Reduktion in beide
Richtungen• Mehr Reduktion am
Zungenspitzensensor Starke temporale und räumliche Reduktion
34%
71% 75% 85% 91%Ungespannte Vokale:• Anhebung und
Vorverlagerung des „Vokalraumes“ als Ganzes
kaum temporale Reduktion und räumliche Schrumpfung
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2. Eigene Untersuchung: Diskrepanz zu Phonologie (bzw. Akustik)
• 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 1000150020002500
200
400
600
800
F2 [Hz]F1
[Hz]
Lax vowels
1000150020002500
200
400
600
800
F2 [Hz]
F1 [H
z]
Tense vowels
73%
64%
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2. Eigene Untersuchung: Evaluierung der Methode
• Scatter reduction– Lobanov: 47 % der
Rohdatenvariabilität– Procrustes: 15 % der
Rohdatenvariabilität1000150020002500
200
300
400
500
600
700
800
F2 [Hz]
F1 [H
z]
Raw dataProcrustesLobanov
• Diskriminierungs-leistung– mittels linearer
Diskriminanzanalyse– Prozent korrekt
klassifizierter Vokale
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3. Zusammenfassung
1. Die ungespannten Vokale werden trotz ihrer Inkompressibilität in unbetonter Position räumlich reduziert.
2. Die Reduktionsrichtung hängt nicht von phonologischen Merkmalen wie Vokalhöhe oder vorne-hinten ab sondern allein von der Lage und Entfernung des Vokals zum konsonantischen Artikulationsort.
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3. Ausblick• Phonetische Modellierung bzw. artikulatorische
Synthese– generell stärkere Überlappung von Öffnungs- und
Verschließgeste impliziert auch eine kürzere Dauerpasst 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)
Zeit
Zun
gens
pitz
e
Abschneiden: unbetont
|
|
|
|
/t/
Vokal
/t/
CV VC
Zeit
Mus
kela
ktiv
ität
Vokal
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
Nach den Fragen noch einige kurze Anmerkungen....
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4. Ausblick: LAKUVorbereitungen für Spracharchiv Kiel1. LAKU: Language Archive Kiel University
vorläufiges Akronym2. Webseite (mit Links von der Phonetik und
der ASW): http://www.linguistik.uni-kiel.de/laku.htm
3. Informationen zu Datenformate der Korpora von den einzelnen Interessenten
Liste bis Mitte Mai an Ulrike Mosel oder an mich4. Aufbau Archiv: Baumstruktur
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4. Ausblick: LAKU4.4. Aufbau Archiv: Baumstruktur
(1)
Kiel CorporaLAKU
Schleswig-Holstein Corpus
Oberste Ebene: Sprachkorpora
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4. Ausblick: LAKU4.4. Aufbau Archiv: Baumstruktur (2)
nach DoBeS:LAKU
1. Projekt: Plattdeutsch1. Lexikon2. Sprachkorpus Lesesprache
1. Text: Beschreibung2. Audio Sprecher 13. Audio Sprecher 24. ...
3. Sprachkorpus Spontansprache1. Text: Beschreibung2. Audio Sprecher 13. Audio Sprecher 24. ...
2. Projekt: Deutsch, L1 Russisch
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4. Ausblick: LAKUVorbereitungen für Spracharchiv Kiel1. LAKU: Language Archive Kiel University2. Webseite (mit Links von der Phonetik und der ASW):
http://www.linguistik.uni-kiel.de/laku.htm3. Informationen zu Datenformate der Korpora von den
einzelnen Interessenten Liste bis Mitte Mai an Ulrike Mosel oder an mich
4. Aufbau Archiv: Baumstruktur Diskussion im Kolloquium? Terminvorschlag: 1. Juni oder 8. Juni
5. „Gebrauchsanweisung“ in einer Sitzung gegen Ende des Semesters
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2. Vowel quality: Formants
• 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)
loudF.s
U.sF.wU.w
6
soft
2200 2000 1800 1600 1400
450
400
350
300
250
Lena - Lenor
F2
F1
[+S,+F]
loudF.s
U.s6F.w
U.w
soft
2200 2000 1800 1600 1400
450
400
350
300
250
Sehnen - Senat
F2
F1