Sprachproduktionstheorien (2)Modelle der Silbenstruktur

In der letzten Sitzung: Gesten als AtomeJetzt die Moleküle: Wie werden Gesten zu größeren Strukturen

verbunden?

Eine Silbe mit komplexem Anlaut (Onset) und/oder komplexemAuslaut (Coda), z.B “Platz”:

Einfach eine Verkettung von einzelnen Lauten? Oder weist sie eine interne Struktur auf?

Vieles spricht für die letzte Möglichkeit.

Onset und Coda verhalten sich nicht spiegelbildlich:! Silben mit Onsets häufiger als Silben mit Coda.! Onsets oft stabiler als Coda.! In der Metrik vieler Sprachen entscheidet die Coda darüber, ob

eine Silbe schwer oder leicht ist; Onsets spielen hierbei i.d.Rkeine Rolle.

===> Unterschiedliche Koordinationsmuster der Gestenuntereinander in Onset und Coda (bzw. zwischen Onset undVokal; Coda und Vokal)?

Einflussreicher Vorschlag von Browman & Goldstein (1988):

Onsets werden global mit dem (nachfolgenden) Vokal koordiniert.global: beliebig viele Konsonanten werden als ganzes Gebildemit dem Vokal koordiniert.

Codas werden lokal mit dem (vorangehenden) Vokal koordiniert.lokal: nur der erste postvokalische Konsonant wird direkt mit demVokal koordiniert.

Um dieses Prinzip zu untersuchen, ist es unbedingt erforderlich,Onsets und Codas mit mehr als einem Konsonanten zuuntersuchen.

Figure 1 — Timing patterns for complex onsets and codas as predicted by the C-center

hypothesis: onsets line up along the c-center landmark, codas line up along the left-edge,

indicated by the dashed vertical lines. The lag represents the constant articulatory timing

predicted by the C-center hypothesis. Boxes are schematic general temporal representations

of consonant and vowel gestures (because vowel gestures are slower, hence longer, than

consonant gestures, they have been arbitrarily pictured as twice the size of consonants).

Marin & Pouplier, Fig. 1

C-Center Hypothesis

Figure 2 — Gestural organization for complex onsets (left) and for complex codas (right).

In-phase coordination is indicated by continuous lines, antiphase coordination by dotted lines.

Marin & Pouplier, Fig. 2

Modellierung als dynamische Systeme

Ausgewählte Ergebnisse aus drei typischen Untersuchungen

Untersuchung 1. Byrd, 1996Methode: Elektropalatographie.Um die Koordinierung der oralen Gesten für z.B Cluster wie /sk/ zubestimmen:Ermittlung der Kontaktpunkte am Gaumen, die jeweils für /s/ und /k/typisch sind. Berechung des prozentualen Kontakts in diesenRegionen als Zeitfunktion.Beispiele für das Wortmaterial:

“scab” (Onset-Cluster)“mask” (Coda-Cluster)“bass cap” (Cluster mit Wortgrenze)

100

75

50

25

01 3 5 7 9 11 13 15 17 19

A: [#sk], Speaker K

B: [sk#], Speaker K

Con

tact

in r

egio

n (%

)

21 23 25 27 29 31 33 35100

75

50

25

01 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35

C: [s#k], Speaker K100

75

50

25

01 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35

Frame ( 0.01s)+

Figure 7 . Contact profiles for Speaker K for (A) [ 4 sk] , (B) [sk 4 ] , and (C) [s 4 k] .

Example ofsame cluster(/sk/) in onsetand codaposition, andwith wordboundary.Percentcontact forfront region(for /s/): solidline withcircles.Percentcontact forback region(for /k/):dashed linewith squares.

From Byrd, 1996.

Verschiedene Maße für die zeitlicheÜberlappung der /s/ und /k/-Kontaktmuster wurden berechnet.Beispiel “sequence overlap” (inProzent):Dauer von Kontakt in beiden Regionenrelativ zur Gesamtdauer der /sk/-Sequenz.

Ergebnis (gemittelt über 5 Sprecher): Weniger Überlappung beiOnset-Clustern (36%) als bei Coda-Clustern (44%)

Warum weniger Überlappung (und weniger Variabilität, vgl. Abb.)bei Onset als bei Coda?Vielleicht weil Onsets für die Worterkennung durch den Hörerbesonders wichtig sind.

===> erste Hinweise, dass die Koordination der Konsonantenuntereinander von der Silbenposition abhängt (Onset vs. Coda).

In den nächsten beiden Untersuchungen Schwerpunkt auf derKoordination der Konsonanten mit dem Vokal

Table 1 Experimental Items: Relevant Consonants are Shown in Bold Face; Consonants Serving as Anchor Points are underlined. A Full List of the Words in Both the Vowel and Consonant Contexts and the Carrier Phrases is Given in Appendix A.

Series Onsets Codas

/s/-series SP spank pang sank gaps/gasp gap gas

SK scab cab sap backs/bask back bass

SM smug mug suck gums gum Gus

/l/-series PL plug lug pug gulp gull cup

KL club luff cup bulk ball buck

Untersuchung 2. Marin & Pouplier, 2010Methode: Elektromagnetische ArtikulographieMaterial: Möglichst ähnliche Cluster in Onset und Coda, zusammen

mit den entsprechenden Einzelkonsonanten.

MessungenEntscheidend für die Überprüfung der C-center-Hypothese:Erfassung der zeitlichen Verschiebung von komplexem Onset (z.B./sk/) vs. einfachem Onset (z.B /k) relativ zum Vokal.

In der Praxis relativ zu einem gemeinsamen postvokalischenKonsonant: “Anchor point”z.B /k/ in “scab” und “cab” relativ zu /b/

Ähnlich für Codaz.B /s/ in “bask” und “bass” relativ zu /b/

Figure 4 — Example articulatory measurements for the word “scab”, as produced by Speaker

5. (a) The panels show vertical position (mm) and vertical velocity (cm/s) profiles of the Tongue

Tip sensor during production of /s/ in “scab”. The gestural events Target, Max, Release, as well

as the maximum velocity points during movement toward constriction (Peak 1) and away from

constriction (Peak 2) are indicated by dotted vertical lines. (b) Illustration of relevant measure-

ments for the entire word: Target, Max and Release for each consonant of experimental interest

are indicated with a dotted vertical line for each consonant of interest; the lag from each of these

landmarks (LagTarget

, LagMax

, LagRelease

) to the anchor point (Max of anchor consonant) is indicated

by horizontal arrows. The articulatory movement data (bottom three panels) are synchronized

with the acoustics, shown in the top two panels.

Marin & Pouplier, 2010

0

10

20

Figure 5 — Example of consonant shift measurement for cluster SK, as produced by

Speaker 5 (singleton words are produced in the vowel context). The horizontal bars repre-

sent mean lag values (LagMax

) from Max of the consonant to the anchor point (AnchorMax

).

Arrows indicate the temporal shift of the consonant in the cluster with respect to the control

singleton consonant. This example shows a shift of /k/ toward the vowel in “scab” (67 ms),

and almost no shift of /s/ in “bask” (9 ms).

Marin & Pouplier, 2010

Wichtig: Die Balken zeigen nicht die Dauer der angegebenenKonsonanaten sondern die “lags”, d.h die Zeitspanne vomKonsonant zum “anchor point”

Figure 7 — Average shift of consonant adjacent to the vowel in onset and coda clusters (7

subjects for all /s/-clusters and /l/-onsets, 2 subjects for /l/-codas). Positive values indicate

a shift toward the vowel; negative values indicate a shift away from the vowel. Shift of

consonant in onset cluster is shown by light bars, shift in coda cluster by dark bars. For

each cluster, the left-hand bar shows shift calculated with respect to singleton consonant in

a vowel (V) context (e.g., tea cab); the right-hand bar shows shift calculated with respect

to singleton consonant in a consonant (C) context (e.g., tease cab).

Marin & Pouplier, 2010

Ergebnisse:Insgesamt in Einklang mit der C-Center-Hypothese

Verschiebung zum Vokal hin ist bei Onset ausgeprägter als beiCoda.

Wenn der Onset komplexer wird (z.B /k/ ==> /sk/) wird derVokal stärker vom Onset überlagert.Wenn der Coda komplexer wird, ändert sich wenig.

Ergebnisse:Insgesamt in Einklang mit der C-Center-Hypothese

Verschiebung zum Vokal hin ist bei Onset ausgeprägter als beiCoda.

Wenn der Onset komplexer wird (z.B /k/ ==> /sk/) wird derVokal stärker vom Onset überlagert.Wenn der Coda komplexer wird, ändert sich wenig.

AberEine große Ausnahme: starke Verschiebung bei Codaclusternmit /l/, v.a. /lk/Mögliche Erklärung: Für englisches /l/ werden oft zwei Gestenangenommen. Zusätzlich zur “Hauptgeste” mit der Zungenspitzeeine vokalische Geste mit dem Zungendorsum ===> stärkereAnbindung an den Vokal

Untersuchung 3. Pouplier (in press)

Ähnlicher Aufbau wie Marin & Pouplier (2010), aber mit deutschemstatt englischem Material.

bl− pl− gm− km− sk−0

40

80

ms

Overlap Onset Clusters

bl− pl− gm− km− sk−−0.5

0

0.5

norm

aliz

ed o

verla

p

Cluster Type

−lm −lp −bt −kt −ks−40

0

40

ms

Overlap Coda Clusters

−lm −lp −bt −kt −ks−0.5

0

0.5

norm

aliz

ed o

verla

p

Cluster Type

Figure 3. Overlap for onset and coda clusters for absolute (top panels) and normalized (bottom panels)

values. Larger values mean less overlap, negative values mean that C2 has reached its target before C1 is

released.

Pouplier, in press

"normalized"= Abstand zwischen C1 und C2 wird durch die Gesamtdauer des Clusters dividiert

Ergebnisse (1)Bestätigung der Ergebnisse von Byrd zur Koordination derKonsonanten untereinander.

−0.500.511.522.5

bl−

pl−

gm−

km−

sk−

Ratio

SetOnset

−0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5

−lm

−lp

−bt

−kt

−ks

Ratio

Set

Coda

Vowel Vowel

vowel-adjacent consonant vowel-remote consonant

Figure 2. Lag ratios for onset and coda clusters. Ratios < 1 mean that the consonant has shifted closer to

the anchorpoint between the singleton and cluster conditions, ratios > 1 mean the consonant has shifted

away from the anchorpoint between conditions.

Pouplier, in press

Ergebnisse (2)Verschiebungen von Cluster vs. Einzelkonsonant als “lag-ratio”erfasst: “lag” für Cluster relativ zum “anchorpoint” dividiert durch“lag” für Einzelkonsonant.

Insgesamt Bestätigung der Ergebnisse von Marin & Pouplier:Stärkere Verschiebung zum Vokal hin bei Onset als bei Coda(schwarze Balken in der Abbildung).

Hier kein “Problemfall” bei Coda-Clustern mit /l/.(Bei deutschem /l/ geht man nicht von einer zweiten vokalischenGeste aus)

Dafür eine Ausnahme bei Onset-Clustern:Verschiebung bei /pl/ kleiner als erwartet.

Fazit

Artikulatorische Koordination hängt eindeutig von der Silbenpositionab.

Aber noch nicht klar, in welchem Umfang mit laut- odersprachspezifischen Ausnahmen zu rechnen ist.

Browman, C. & Goldstein. L. (1988). Some notes on syllablestructure in articulatory phonology. Phonetica, 45, 140-155.

Byrd, D. (1996). Influences on articulatory timing in consonantsequences. J. Phonetics, 24, 209-244.

Marin, S. & Pouplier, M. (2010). Temporal organization of complexonsets and codas in American English: Testing the predictions ofa gestural coupling model. Motor Control 14(3), 380-407.

Pouplier, M. (in press) The gestural approach to syllable structure:Universal, language- and cluster-specific aspects. In Fuchs,Weihrich, Pape, Perrier (ed.s) Speech Planning and Dynamics.Peter Lang.