Numerische Studie zum Einfluss laryngealer Areale auf individuelle und allgemeine akustische Eigenschaften des menschlichen Vokaltrakts bei gehaltenen Vokalen

Authors: Mario Fleischer, Alexander Mainka, Dirk Mürbe

Abstract:

Im Rahmen dieser Studie wurden die akustischen Eigenschaften desVokaltrakts für drei Probanden analysiert. Diese phonierten sowohl singend alsauch sprechend die Eckvokale /a/, /i/ und /u/ im MRT. Auf Basis der ermittelten 3D-Bildaufnahmen wurde der Vokaltrakt segmentiert und die abgeleiteten Geometriemodelle mittels der Finiten-Elemente-Methode einer numerischen Analyse im Frequenzbereich unterzogen. Erweitert dazu wurden zusätzlich gezielt geometrischeManipulationen der FE-Modelle vorgenommen: das gezielte Entfernen laryngealerAreale und der systematische Austausch des unteren Larynx zwischen sängerischerund sprecherischer Einstellung. Die insgesamt 90 Modelle wurden hinsichtlich derFormantfrequenzlage sowie diverser Verstärkungseigenschaften untersucht. Unteranderem zeigt sich, dass 1.) die Vokalformanten F1 und F2 auch bei größeren Manipulationen sehr stabil hinsichtlich ihrer Lage im Frequenzbereich sind, und 2.),größere Manipulationen hauptsächlich einen Verlust der Verstärkungseigenschaften im Bereich > 2 kHz nach sich ziehen aber auch die Anschlußimpedanzen desVokaltrakts deutlich ändern. Diese Ergebnisse sind innerhalb der analysierten Kohorte unabhängig vom gewählten Vokal und der Stimmgattung und erlauben Rückschlüsse auf die Effizienz supraglottischer akustischer Quellen die auch im Rahmeneiner klinischen Therapie eine Relevanz besitzen.