Logo Forschungsgruppe

Home

Mitarbeiter

Lehrportal für
Studierende


Forschungsprofil

Publikationen

Domestikations- und
Säugetierforschung


Neurobiologie
& Hörforschung


Stimmforschung

Organisation von
Forschung & Lehre


Forschungswerkstatt
2001 - 02 - 03 - 04


Krankenversorgung

Kooperationen &
Links





  Phoniatrie und Pädaudiologie   Uniklinikum Göttingen   Georgia Augusta Universität

Stimmforschung
Akustische Stimmanalyse

Larynx Die gesunde Stimme wird durch Schwingungen der Stimmlippen (umgangssprachlich, aber medizinisch inkorrekt auch Stimmbänder genannt) erzeugt. Sehr vereinfacht beruht die Stimmgebung auf einer periodischen Auslenkung der Stimmlippen, die durch den von der Lunge kommenden Luftstrom erzeugt wird. Dieser Luftstrom bewirkt zwischen den Stimmlippen einen Unterdruck (Bernoulli-Druck), so daß eine Kraft auf die Stimmlippen ausgeübt wird, die sie aus ihrer Ruheposition auslenkt. Aufgrund der Elastizität des Gewebes zeigen die Stimmlippen nun die Tendenz, wieder in ihre Ruhelage zurückzukehren, doch schwingen sie wegen ihrer Trägheit darüber hinaus. Hierdurch wird wiederum der antreibende Bernoulli-Druck verstärkt, so daß dieses positive Feedback nach wenigen Schwingungen um die Ruhelage zu einer Kollision der linken und rechten Stimmlippe führt. Hierdurch wird der Luftstrom unterbrochen, wodurch die antreibende Kraft für die Dauer des Verschlusses abreißt. Dieser Vorgang wiederholt sich nun zyklisch. Nach dem sogenannten Einschwingvorgang verläuft die Schwingung generell stabil, solange sich nichts an den Rahmenbedingungen (Stimmlippenspannung, Lungendruck, Artikulation) ändert.

Das Schwingungsmuster der Stimmlippen und damit des anregenden, pulsförmig unterbrochenen Luftstroms ist charakteristisch für den wahrgenommenen "Klang" der Stimme, d.h. die Stimmqualität. Umgekehrt spiegelt daher das wahrgenommene Signal, oder - genauer - das akustische Signal (unabhängig von der individuell unterschiedlichen Wahrnehmung bei verschiedenen Zuhörern), die Eigenschaften während der Stimmgebung wider. Somit können akustische Meßgrößen definiert werden, die Rückschlüsse auf den Stimmgebungsvorgang zulassen und die auf diese Weise einen einfachen und kostengünstigen Zugang zur Erfassung und Beschreibung des Stimmgebungsprozesses erlauben.

Das wichtigste Produkt unserer aktuellen Forschung in diesem Kontext stellt das Heiserkeits-Diagramm dar, in den der neu entwickelte Parameter Glottal-to-Noise Ratio (GNE) als substantielle Größe eingeht. Dieses Diagramm hat sich als sinnvolle und robuste akustische Stimmanalysemethode bestätigt, so daß derzeit eine kommerzielle Version in Vorbereitung ist, die durch das Hörzentrum Oldenburg vertrieben werden soll.

Göttinger Heiserkeits-Diagramm

Das Göttinger Heiserkeits-Diagramm wurde im Rahmen des DFG-geförderten Kooperationsprojekts "Akustik glottischer Pathophysiologien" zwischen der Abteilung Phoniatrie und Pädaudiologie und dem Dritten Physikalischen Institut der Universität Göttingen entwickelt.

Das Heiserkeits-Diagramm ermöglicht die quantitative Erfassung der akustische Stimmqualität auch hochgradig gestörter Stimmen bis hin zur Aphonie. Es kann im klinischen Alltag gut eingesetzt werden, da es nach einer minimalen manuellen Bearbeitung (markieren der zu analysierenden Segmente, siehe Methoden) vollautomatisch erstellt wird.
Hoarseness diagram Zur Abbildung: Analyseergebnisse im Heiserkeits-Diagramm für 6 Stimmen. Die 4 akustischen Parameter, auf denen das Diagramm basiert, sowie mittlere Grundfrequenz und Intensität sind als numerische Werte angegeben (man beachte, daß für die stark unregelmäßigen Stimmen 2 und 4 eine Angabe der Grundfrequenz sinnlos ist). Mittelwerte und Standardabweichungen bezüglich der beiden Achsen sind ebenfalls aufgeführt. Jedes analysierte Fenster ist durch einen Punkt dargestellt. Zur besseren Veranschaulichung des zeitlichen Verlaufs sind die Punkte miteinander verbunden (ausgefülltes Symbol: Ende des Vokals).

Person 1 (männlich, Alter: 29): Normalstimme;
Person 2 (männlich, Alter: 30): "Strohbaß";
Person 3 (männlich, Alter: 77): postoperative glottische Ersatzphonation nach partieller Laryngektomie und Bestrahlung;
Person 4 (männlich, Alter: 28): geflüsterte Stimme als Simulation kompletter Aphonie,
Person 5 (männlich, Alter: 79): Taschenfalten-Ersatzphonation nach partieller Laryngektomie und Bestrahlung,
Person 6 (weiblich, Alter: 23): Cerebrale Dysphonie.

(Die Stimmproben sind im RealAudio-Format).