fyziologická akustika lidského hlasu - Univerzita Palackého v ...
fyziologická akustika lidského hlasu - Univerzita Palackého v ...
fyziologická akustika lidského hlasu - Univerzita Palackého v ...
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
<strong>Univerzita</strong> Palackého, Seminář v rámci cyklu<br />
Interdisciplinární výzkum hudební kultury<br />
7.5.2010<br />
FYZIOLOGICKÁ AKUSTIKA<br />
LIDSKÉHO HLASU<br />
JAN ŠVEC<br />
Oddělení biofyziky, Katedra experimentální fyziky,<br />
Př.F., <strong>Univerzita</strong> Palackého v Olomouci<br />
FYZIOLOGICKÁ AKUSTIKA<br />
LIDSKÉHO HLASU<br />
Interdisciplinární tematika<br />
Nutnost spolupráce odborníků různých profesí:<br />
Lékaři, přírodovědci, technici, zpěváci, hlasoví pedagogové,...<br />
Kombinace informací z různých domén:<br />
Fyziologie - lékařské obory,<br />
Akustika - přírodovědecké a technické obory<br />
Zpěv - umělecké obory<br />
Jan Švec: Fyziologická <strong>akustika</strong> lidského <strong>hlasu</strong> 1
<strong>Univerzita</strong> Palackého, Seminář v rámci cyklu<br />
Interdisciplinární výzkum hudební kultury<br />
7.5.2010<br />
ANATOMIE<br />
HLASOVÉHO<br />
TRAKTU<br />
Pernkopf (1956)<br />
nosní dutina<br />
ústní dutina<br />
jazyk<br />
hrtanová příklopka<br />
hlasivky<br />
průdušnice<br />
hltan (pharynx):<br />
epipharynx<br />
mesopharynx<br />
hypopharynx<br />
hrtanová dutina<br />
(vestibulum<br />
laryngis)<br />
Glottis = hlasivková štěrbina<br />
Supra = nad<br />
Sub = pod<br />
Subglottický = podhlasivkový<br />
Supraglottický = nadhlasivkový<br />
FYZIKÁLNĚ-<br />
AKUSTICKÉ<br />
SCHÉMA<br />
HLASOVÉHO<br />
SYSTÉMU<br />
VOKÁLNÍ TRAKT:<br />
dutiny horních cest<br />
dýchacích mezi<br />
hlasivkami a rty<br />
Švec (1996),<br />
podle Flanagana (1965)<br />
Jan Švec: Fyziologická <strong>akustika</strong> lidského <strong>hlasu</strong> 2
<strong>Univerzita</strong> Palackého, Seminář v rámci cyklu<br />
Interdisciplinární výzkum hudební kultury<br />
7.5.2010<br />
DÝCHACÍ CESTY PŘI POLYKÁNÍ:<br />
OCHRANNÁ FUNKCE HRTANU<br />
Zdroj: www.youtube.com/watch?v=umnnA50IDIY<br />
ZÁKLADNÍ PRINCIPY TVORBY HLASU:<br />
TEORIE ZDROJE A FILTRU<br />
Hlas – zvuk tvořený vlivem kmitání hlasivek, který je dále<br />
upraven rezonancemi v nadhlasivkových dutinách<br />
G. Fant (1960)<br />
Jan Švec: Fyziologická <strong>akustika</strong> lidského <strong>hlasu</strong> 3
<strong>Univerzita</strong> Palackého, Seminář v rámci cyklu<br />
Interdisciplinární výzkum hudební kultury<br />
7.5.2010<br />
TEORIE ZDROJE A FILTRU<br />
TEORIE ZDROJE A FILTRU<br />
ZDROJ<br />
FILTR<br />
Simulace <strong>hlasu</strong>: Brad H. Story,<br />
Univ.of Arizona, USA<br />
Výdechový<br />
proud<br />
vzduchu<br />
Hlasivky<br />
prvotní hlas<br />
Rezonanční<br />
dutiny<br />
finální hlas<br />
• Frekvence (výška tónu)<br />
• Základní intenzita (hlasitost)<br />
• Délka fonace<br />
• Primární kvalita <strong>hlasu</strong><br />
(dyšnost, hrubost,<br />
chraplavost,…)<br />
• Primární barva <strong>hlasu</strong><br />
• Samohlásky +<br />
souhlásky<br />
• Konečná intenzita<br />
(hlasitost)<br />
• Konečná kvalita <strong>hlasu</strong><br />
(konečná barva,<br />
„rezonance“, pěvecký<br />
formant,…)<br />
Jan Švec: Fyziologická <strong>akustika</strong> lidského <strong>hlasu</strong> 4
<strong>Univerzita</strong> Palackého, Seminář v rámci cyklu<br />
Interdisciplinární výzkum hudební kultury<br />
7.5.2010<br />
Které jsou hlavní rezonanční dutiny pro tvorbu<br />
<strong>hlasu</strong>?<br />
Dutiny tzv. vokálního traktu:<br />
Dutiny mezi hlasivkami a rty<br />
CO JE TO HLAS?<br />
Akustický signál (zvuk), t.j., rychlé změny tlaku vzduchu, které<br />
se šíří formou vlnění<br />
Sledování: mikrofon + osciloskop (PC)<br />
Jan Švec: Fyziologická <strong>akustika</strong> lidského <strong>hlasu</strong> 5
<strong>Univerzita</strong> Palackého, Seminář v rámci cyklu<br />
Interdisciplinární výzkum hudební kultury<br />
7.5.2010<br />
DEMONSTRACE<br />
hlas<br />
VOCE VISTA<br />
(shareware)<br />
www.vocevista.com<br />
Run<br />
Voce Vista<br />
D.G. Miller<br />
Dva stupně tvoření lidského <strong>hlasu</strong><br />
(teorie zdroje a filtru)<br />
Prvotní signál<br />
Finální signál =<br />
prvotní signál<br />
upravený vlivem<br />
rezonancí v<br />
dutinách<br />
vokálního traktu<br />
From Svec (1996), inspired by Fant (1956)<br />
Jan Švec: Fyziologická <strong>akustika</strong> lidského <strong>hlasu</strong> 6
<strong>Univerzita</strong> Palackého, Seminář v rámci cyklu<br />
Interdisciplinární výzkum hudební kultury<br />
7.5.2010<br />
FREKVENČNÍ SPEKTRUM<br />
HLASU A ŘEČI<br />
UCHO FUNGUJE JAKO FREKVENČNÍ ANALYZÁTOR<br />
Průběh změn tlaku vzduchu při <strong>hlasu</strong> lze alternativně zobrazit<br />
ve formě frekvenčního spektra<br />
DEMONSTRACE<br />
frekvenční spektrum <strong>hlasu</strong><br />
základní frekvence a barva tónu<br />
VOCE VISTA<br />
(shareware)<br />
www.vocevista.com<br />
Run<br />
Voce Vista<br />
D.G. Miller<br />
Jan Švec: Fyziologická <strong>akustika</strong> lidského <strong>hlasu</strong> 7
<strong>Univerzita</strong> Palackého, Seminář v rámci cyklu<br />
Interdisciplinární výzkum hudební kultury<br />
7.5.2010<br />
Určuje výšku tónu<br />
Základní frekvence (F0)<br />
= první harmonická (H1)<br />
Frekvenční spektrum <strong>hlasu</strong><br />
Určují barvu tónu<br />
Vyšší harmonické (alikvotní tóny - H2, H3, H4,...)<br />
F0 = H1<br />
H2 H4 H5<br />
H3<br />
H9<br />
H21<br />
Relativní amplituda [dB]<br />
Frekvenční spektrum <strong>hlasu</strong>: harmonické frekvence<br />
Frekvence harmonických tónů jsou<br />
celistvými násobky frekvence F0!<br />
H 1<br />
H 2 H 3<br />
H 6<br />
H 4 H 5<br />
400 Hz<br />
2000 Hz<br />
800 Hz 1200 Hz 1600 Hz<br />
5*F<br />
2400 Hz<br />
6*F F 0<br />
...<br />
10*F 0<br />
H 10 =4000 Hz<br />
Vysoký tón<br />
(400 Hz, /a/)<br />
Relativní amplituda [dB]<br />
0 Hz<br />
1000 Hz<br />
2000 Hz 3000 Hz 4000 Hz 5000 Hz<br />
Jan Švec: Fyziologická <strong>akustika</strong> lidského <strong>hlasu</strong> 8
<strong>Univerzita</strong> Palackého, Seminář v rámci cyklu<br />
Interdisciplinární výzkum hudební kultury<br />
7.5.2010<br />
Frekvenční spektrum <strong>hlasu</strong>: různá výška tónu<br />
6<br />
H 4 H 5<br />
2000 Hz<br />
400 Hz 800 Hz 1200 Hz 1600 Hz 2400 Hz Frekvence harmonických tónů jsou<br />
F 0 2*F 0<br />
3*F 0<br />
4*F 0<br />
5*F 0<br />
6*F 0<br />
celistvými násobky frekvence F0!<br />
H 1<br />
H 2 H 3<br />
Vysoký tón<br />
10*F 0<br />
H<br />
H 10 =4000 Hz<br />
Relativní amplituda [dB]<br />
F0=100 Hz<br />
H 2<br />
=200 Hz<br />
H 10<br />
=1000 Hz<br />
H 20<br />
=2000 Hz<br />
Nízký tón<br />
Menší rozestup<br />
mezi<br />
harmonickými!<br />
Relativní amplituda [dB]<br />
0 Hz<br />
1000 Hz<br />
2000 Hz 3000 Hz 4000 Hz 5000 Hz<br />
JAK VZNIKÁ FREKVENČNÍ SPEKTRUM HLASU?<br />
TEORIE ZDROJE A FILTRU<br />
Jan Švec: Fyziologická <strong>akustika</strong> lidského <strong>hlasu</strong> 9
<strong>Univerzita</strong> Palackého, Seminář v rámci cyklu<br />
Interdisciplinární výzkum hudební kultury<br />
7.5.2010<br />
ZDROJ<br />
TEORIE<br />
ZDROJE A<br />
FILTRU<br />
FILTR (VOKÁLNÍ TRAKT)<br />
HLAS - VÝSLEDNÉ SPEKTRUM<br />
Švec (1996)<br />
ZDROJ<br />
TEORIE<br />
ZDROJE A<br />
FILTRU<br />
SAMO-<br />
HLÁSKY<br />
FORMANTY<br />
FILTR (VOKÁLNÍ TRAKT)<br />
HLAS - VÝSLEDNÉ SPEKTRUM<br />
Švec (1996)<br />
Jan Švec: Fyziologická <strong>akustika</strong> lidského <strong>hlasu</strong> 10
<strong>Univerzita</strong> Palackého, Seminář v rámci cyklu<br />
Interdisciplinární výzkum hudební kultury<br />
7.5.2010<br />
Frekvenční spektrum <strong>hlasu</strong> - formanty<br />
Určují<br />
samohlásku<br />
Vyšší formanty:<br />
podílejí se na individuální<br />
barvě <strong>hlasu</strong><br />
1.formant 2.formant<br />
F3<br />
F4<br />
F5<br />
Relativní amplituda [dB]<br />
DEMONSTRACE<br />
frekvenční spektrum <strong>hlasu</strong> –<br />
formanty a samohlásky<br />
VOCE VISTA<br />
(shareware)<br />
www.vocevista.com<br />
Run<br />
Voce Vista<br />
D.G. Miller<br />
Jan Švec: Fyziologická <strong>akustika</strong> lidského <strong>hlasu</strong> 11
<strong>Univerzita</strong> Palackého, Seminář v rámci cyklu<br />
Interdisciplinární výzkum hudební kultury<br />
7.5.2010<br />
POLOHA FORMANTŮ U<br />
ČESKÝCH SAMOHLÁSEK<br />
Formanty F1 a F2 :<br />
Při změně samohlásky z /u/ přes /o/<br />
na /a/ oba dva formanty stoupají.<br />
Při změně samohlásky z /a/ přes /e/<br />
na /i/ formant F1 klesá, zatímco F2<br />
stoupá.<br />
Hláska<br />
u,ú<br />
o,ó<br />
a,á<br />
e,é<br />
i,í<br />
Hodnoty formantů F1 a F2 pro české<br />
samohlásky (Palková, 1994)<br />
F1 pásmo<br />
300-500<br />
500-700<br />
700-1100<br />
480-700<br />
300-500<br />
F2 pásmo<br />
600-1000<br />
850-1200<br />
1100-1500<br />
1560-2100<br />
2000-2800<br />
/u:/<br />
/o:/<br />
/a:/<br />
/e:/<br />
/i:/<br />
Spektrum<br />
normální fonace<br />
Spektrum<br />
ingresivní fonace<br />
Švec, 1996, Obr. 1.3 a 1.28:<br />
1. a 2. formant<br />
u českých<br />
samohlásek<br />
Merhaut (1972)<br />
Jan Švec: Fyziologická <strong>akustika</strong> lidského <strong>hlasu</strong> 12
<strong>Univerzita</strong> Palackého, Seminář v rámci cyklu<br />
Interdisciplinární výzkum hudební kultury<br />
7.5.2010<br />
1. a 2. FORMANT<br />
U ANGLICKÝCH<br />
SAMOHLÁSEK<br />
F2<br />
[Hz]<br />
Angličtina používá více<br />
samohlásek než čeština.<br />
F1 [Hz]<br />
TVAR VOKÁLNÍHO TRAKTU U ČESKÝCH SAMOHLÁSEK<br />
Obrázky z magnetické rezonance - Dedouch, Švec, Horáček, Kršek, Havlík & Vokřál (2003)<br />
Jan Švec: Fyziologická <strong>akustika</strong> lidského <strong>hlasu</strong> 13
<strong>Univerzita</strong> Palackého, Seminář v rámci cyklu<br />
Interdisciplinární výzkum hudební kultury<br />
7.5.2010<br />
VERTIKÁLNÍ A HORIZONTÁLNÍ POLOHA JAZYKA U<br />
ČESKÝCH SAMOHLÁSEK:<br />
„Hellwagův trojúhelník“<br />
Horizontální poloha jazyka<br />
Vertikální poloha<br />
jazyka /<br />
rozevření čelistí<br />
DEMONSTRACE<br />
Artikulační syntéza <strong>hlasu</strong><br />
Program Apex (Lindblom, Liljenkrantz, Stark, Sundberg &<br />
Ternström, KTH Stockholm, 2005)<br />
Run<br />
Apex<br />
Run<br />
Real Time<br />
Spectrum<br />
Jan Švec: Fyziologická <strong>akustika</strong> lidského <strong>hlasu</strong> 14
<strong>Univerzita</strong> Palackého, Seminář v rámci cyklu<br />
Interdisciplinární výzkum hudební kultury<br />
7.5.2010<br />
NASTAVENÍ VOKÁLNÍHO TRAKTU<br />
U ŠKOLENÉHO A NEŠKOLENÉHO ZPĚVU:<br />
Naivní zpěv vs. Operní zpěv<br />
J.G. Švec, J. Horáček, T. Vampola, C. Herbst, D.G. Miller, R. Havlík, P. Krupa, M. Lejska, 2009<br />
UP Olomouc, ÚT AVČR Praha, ČVUT Praha, EGGs for Singers Roden NL, Audio-Fon Centrum Brno, FN u Sv. Anny Brno<br />
ZÁKLADNÍ VÝZKUMNÉ OTÁZKY:<br />
PŘECHOD Z „NAIVNÍ” DO OPERNÍ BARVY HLASU:<br />
Jak se změní rezonance / formanty ?<br />
K jakým artikulačním změnám dochází v<br />
oblasti vokálního traktu?<br />
Jan Švec: Fyziologická <strong>akustika</strong> lidského <strong>hlasu</strong> 15
<strong>Univerzita</strong> Palackého, Seminář v rámci cyklu<br />
Interdisciplinární výzkum hudební kultury<br />
7.5.2010<br />
SPEKTRUM (BARVA HLASU)<br />
U NAIVNÍHO A OPERNÍHO ZPĚVU:<br />
Naivní zpěv<br />
Operní zpěv<br />
NAIVNÍ OPERNÍ ZPĚV (subjekt 1):<br />
Sonagrafie (MultiSpeech)<br />
Švec, Herbst, Havlík, Horáček, Krupa, Lejska, Miller: Singer's formant: Preliminary results of MRI and acoustic evaluations of singers (2008).<br />
Vokál /a/<br />
Vokál /e/<br />
Jan Švec: Fyziologická <strong>akustika</strong> lidského <strong>hlasu</strong> 16
<strong>Univerzita</strong> Palackého, Seminář v rámci cyklu<br />
Interdisciplinární výzkum hudební kultury<br />
7.5.2010<br />
SPEKTROGRAFICKÁ ANALÝZA –<br />
PŘEDBĚŽNÉ VÝSLEDKY:<br />
1) Změny v poloze samohláskových formantů F1 a F2<br />
(souvislost s technikou “ladění formantů”)<br />
2) Formanty F3-F5 se sbližují při operním hlase – vytváří klastr<br />
pro tzv. „pěvecký formant“<br />
3) Sbližování formantů F3-F5 se liší u různých zpěváků (zpěvák<br />
1: F3&F4, zpěvák 2: F4&F5)<br />
ZÁKLADNÍ VÝZKUMNÉ OTÁZKY:<br />
PŘECHOD Z „NAIVNÍ” DO OPERNÍ BARVY HLASU:<br />
Jak se změní rezonance / formanty ?<br />
K jakým artikulačním změnám dochází v<br />
oblasti vokálního traktu?<br />
Jan Švec: Fyziologická <strong>akustika</strong> lidského <strong>hlasu</strong> 17
<strong>Univerzita</strong> Palackého, Seminář v rámci cyklu<br />
Interdisciplinární výzkum hudební kultury<br />
7.5.2010<br />
VYŠETŘOVÁNÍ V MAGNETICKÉ REZONANCI:<br />
FN u Sv. Anny, Brno<br />
NASTAVENÍ VOKÁLNÍHO TRAKTU<br />
U ŠKOLENÉHO A NEŠKOLENÉHO ZPĚVU:<br />
Švec, Herbst, Havlík, Horáček, Krupa, Lejska, Miller: Singer's formant: Preliminary results of MRI and acoustic evaluations of singers (2008).<br />
Naivní zpěv<br />
Operní zpěv<br />
3 3<br />
4<br />
2<br />
5<br />
4<br />
2<br />
5<br />
1<br />
1<br />
Jan Švec: Fyziologická <strong>akustika</strong> lidského <strong>hlasu</strong> 18
<strong>Univerzita</strong> Palackého, Seminář v rámci cyklu<br />
Interdisciplinární výzkum hudební kultury<br />
7.5.2010<br />
NASTAVENÍ VOKÁLNÍHO TRAKTU<br />
U ŠKOLENÉHO A NEŠKOLENÉHO ZPĚVU:<br />
Švec, Herbst, Havlík, Horáček, Krupa, Lejska, Miller: Singer's formant: Preliminary results of MRI and acoustic evaluations of singers (2008).<br />
Naivní zpěv<br />
Operní zpěv<br />
NAIVNÍ VERSUS OPERNÍ ZPĚV<br />
ARTIKULAČNÍ ZMĚNY:<br />
PŘEDBĚŽNÉ VÝSLEDKY:<br />
1) Snížení hrtanu<br />
2) Zploštění jazyka<br />
3) Zdvižení měkkého patra<br />
4) Retroflexe hlavy<br />
5) Narovnání krční páteře<br />
Jan Švec: Fyziologická <strong>akustika</strong> lidského <strong>hlasu</strong> 19
<strong>Univerzita</strong> Palackého, Seminář v rámci cyklu<br />
Interdisciplinární výzkum hudební kultury<br />
7.5.2010<br />
NASTAVENÍ VOKÁLNÍHO TRAKTU<br />
U ŠKOLENÉHO A NEŠKOLENÉHO ZPĚVU:<br />
Švec, Herbst, Havlík, Horáček, Krupa, Lejska, Miller: Singer's formant: Preliminary results of MRI and acoustic evaluations of singers (2008).<br />
Naivní zpěv<br />
Operní zpěv<br />
DOPOSUD NEZODPOVĚZENÉ OTÁZKY:<br />
Jaké anatomické dispozice jsou výhodné pro<br />
operní zpěv?<br />
Které svaly jsou používány?<br />
Používají zpěváci různé artikulační strategie<br />
pro dosažení klastru pěveckého formantu?<br />
Jan Švec: Fyziologická <strong>akustika</strong> lidského <strong>hlasu</strong> 20
<strong>Univerzita</strong> Palackého, Seminář v rámci cyklu<br />
Interdisciplinární výzkum hudební kultury<br />
7.5.2010<br />
DEMONSTRACE<br />
Akustická syntéza <strong>hlasu</strong><br />
Program Madde (S.Granqvist, KTH Stockholm, 2005)<br />
S. Granqvist<br />
Run Madde<br />
Run<br />
Real Time<br />
Spectrum<br />
Děkuji za pozornost<br />
Konec 1.části<br />
http://sites.google.com/site/jangsvec/<br />
Jan Švec: Fyziologická <strong>akustika</strong> lidského <strong>hlasu</strong> 21
Change language