Räumliche Eigenschaften der menschlichen Stimme: Richtungsmessungen, Simulationen und Wahrnehmung.

• Antragsteller: Dr. Paul Luizard
• Fachliche Zuordnung: Akustik
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 457863315

Die menschliche Stimme, als eines der Grundelemente der Kommunikation zwischen Individuen, wird seit Jahrhunderten untersucht und bestimmte Aspekte sind gut verstanden. Obwohl erhebliche Anstrengungen in Bezug auf Dimensionen wie Schallpegel, Rhythmus und Klangfarbe unternommen wurden, wurden die räumlichen Aspekte wenig beachtet. Neuere Forschungen haben jedoch gezeigt, dass die Ausstrahlung der Stimme ein wesentliches Merkmal der verschiedenen Phoneme ist, die ein Sprecher produzieren kann, was sie zu einem wichtigen Merkmal sowohl der Sprech- als auch der Singstimme macht.Ziel dieses Projekts ist es, ein globales Verständnis der Stimmführung zu erlangen, indem Messungen, Modellierung und Hörversuche auf der Grundlage einer großen Stichprobe von Phonemen, Sätzen und Musikstücken kombiniert werden. Die Messungen werden die räumliche Auflösung, die bisher in früheren Studien erreicht wurde, übertreffen, indem eine große Anzahl von MEMS-Mikrofonen auf einem Kreis um den Sprecher herum montiert wird. Diese kreisförmige Struktur kann gedreht werden, um Messungen über eine Lochkugel zu erhalten.Um das Problem der Wiederholbarkeit menschlicher Sprecher zu überwinden, wird ein Kunstkopf, der einen Lautsprecher im Mund mit austauschbaren Mundformen verkörpert, die durch 3D-Scannen und Drucken entworfen wurden, zu wiederholbaren Phonemenproduktionen führen, die entlang einer Vielzahl von Richtungen im Raum gemessen werden können. Diese Ergebnisse werden mit analytischen Lösungen eines variablen Oberflächenabstrahlschalls verglichen, der für die verschiedenen offenen Mundgrößen steht, auf einer Kugel, die einen vereinfachten Kopf darstellt. Simulationen mit komplexen Netzen, die die Geometrien des künstlichen sprechenden Kopfes darstellen, während sie verschiedene Phoneme aussprechen, werden das im Raum abgestrahlte Schallfeld mit Hilfe der Randelementmethode (BEM) schätzen.Während diese Messungen und Simulationen wertvolle Grundlagenkenntnisse über Sprach- und Gesangsstrahlung liefern sollen, wird auch die Wahrnehmung dieser Klänge in verschiedenen Räumen untersucht.Zwei Hörtests werden in virtuellen Schallfeldern durchgeführt, die auf den zuvor erhaltenen Daten der Sprachrichtcharakteristik basieren. Die erste konzentriert sich auf den gerade noch erkennbaren Unterschied (JND) der Kopforientierung in der horizontalen Ebene sowohl bei reflexionsarmen als auch leicht halligen Bedingungen mit dem ABX-Testframework. Das zweite Experiment zielt darauf ab, die optimale räumliche Auflösung in Bezug auf die Reihenfolge der sphärischen Harmonischen für die Sprachausgabe zu schätzen. Eine Vergleichsaufgabe zwischen einer sehr hohen Auflösung und Versionen derselben Audioszene mit abnehmender Auflösung der Schallquelle ergibt die niedrigste Ordnung von sphärischen Oberschwingungen, die eine Szene so gut wie die Referenz erscheinen lassen würde. Diese Ergebnisse werden sich stark auf die virtuelle Akustikgemeinde auswirken.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich, Japan
• Kooperationspartner: Brian Katz, Ph.D.; Dr. Makoto Otani; Professor Dr. Stefan Weinzierl