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Untersuchung akustischer Rückkoppelung bei der menschlichen Phonation an einem synthetischen Larynx-Modell (de)
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Abstract:
Die menschliche Stimme entsteht in einem komplexen Zusammenspiel aus Strömung, Strukturschwingung und Akustik. Dieser Prozess wurde lange Zeit mithilfe einer linearen Quelle-Filter-Theorie beschrieben, bei der angenommen wird, dass die akustischen Eigenschaften des Vokaltrakts lediglich das Quellsignal filtern, jedoch keinen Einfluss auf die Schallquelle selbst nehmen, welche aus der Stimmlippenschwingung und der Luftströmung durch den Larynx besteht. Bei der realen Phonation gibt es allerdings Zustände, bei denen diese Annahme nicht valide ist, insbesondere dann, wenn ein Maximum in der frequenzabhängigen Vokaltrakteingangsimpedanz nahe bei der Oszillationsfrequenz der Stimmlippen liegt. In dieser Arbeit verwenden wir ein synthetisches Larynx-Modell, um akustische Rückkoppelung im Phonationsprozess zu untersuchen. Dafür nutzen wir einen Vokaltrakt variabler Länge, um dessen akustische Eigenschaften auf die Oszillationseigenschaften der synthetischen Stimmlippen abzustimmen. Laser-Scanning-Vibrometrie wird auf der Stimmlippenoberfläche angewandt, um den Einfluss akustischer Kanalresonanzen auf die Schwingungsmoden der Stimmlippen zu charakterisieren. Die Kanalresonanzen werden mittels Transmission-Line-Model ermittelt. Die Messergebnisse zeigen, dass es insbesondere dann zu akustischer Rückkoppelung auf die Strukturschwingung kommt, wenn die Grundschwingungsfrequenz der Stimmlippen nahe an einer Kanalresonanzfrequenz liegt. Eine Interaktion höherer Harmonischer der Stimmlippenvibration mit den stehenden akustischen Wellen im Vokaltrakt kann nicht festgestellt werden. Es zeigt sich, dass die Struktur-Akustik-Wechselwirkung sich vorteilhaft auf sogenanntes „Formant-Tuning“ auswirkt.