Φωνητικά φάσματα: από την οπτικοποίηση στην αποκωδικοποίηση Aναστασία Γεωργάκη Τμήμα μουσικών Σπουδών Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών georgaki@music.uoa.gr

Πλάνο παρουσίασης 1. Περί φάσματος (οπτικό και ακουστικό) 2. Ο φασματογράφος στην υπηρεσία της επιστήμης 3. Αποκωδικοποίηση φασμάτων 4. Ο φασματογράφος στην υπηρεσία της τέχνης (ηχητικές και πλαστικές τέχνες)

Οπτικό φάσμα

Ηχητικό φάσμα

Hχητικά και οπτικά φάσματα

Φασματογράφος 1. Γλωσσολογία-Φωνολογία-φωνιατρική 2. Γνωσιακές επιστήμες 3. Aκουστική οικολογία 4. Παιδαγωγική της φωνής 5. Εθνομουσικολογία 6. Σύγχρονη μουσική (spectral music) 8. Ηχητική τέχνη Ιστοραί φασματογράφου

1.Γλωσσολογία –φωνολογία-φωνιατρική The Spectrograph & Spectral Analysis A sound spectrograph is a laboratory instrument that displays a graphical representation of the strengths of the various component frequencies of a sound as time passes. Voice researchers use the spectrograph as a tool for analyzing vocal output. In current research, it is used for identifying the strength and frequencies of formants, and for real-time biofeedback in voice training and therapy. There are two main kinds of voice analysis performed by the spectrograph, wideband (with a bandwidth of 300-500 Hz) and narrowband (with a bandwidth of 45-50 Hz). Wideband Spectrograms
Wideband (a.k.a. 'broadband') spectrograms, when used for normal speech with a fundamental frequency of around 100-200 Hz, will pick up energy from several harmonics at once and add them together, as seen below. The Fo (fundamental frequency) can be determined from the graphic by counting the number of individual vertical lines per unit time. Also, the frequencies and relative strengths of the first two formants (F1 and F2) are visible as dark, rather blurry concentrations of energy. The wide bandwidth in this type of analysis allows for excellent time resolution; you can see the energy peaks from each individual vibration of the vocal folds in the graph. However, the wide bandwidth also means that individual harmonics cannot be singled out by this kind of spectrogram. This means that for the wideband spectrograph, frequency components within a 300-500 Hz bandwidth are not easily distinguished.

Φωνήεντα Narrowband Spectrograms
The narrowband spectrogram has different strengths; it is able to pick out each individual harmonic, unlike the wideband spectrogram, but its time resolution is not good enough to isolate each individual cycle of vibration, and the formant structure of the sound is not rendered as clearly as with a wideband analysis. Note the dark horizontal stripes, representing each harmonic, in the graphic below. Also note that the large clusters of formant energy which we saw in the wideband spectrogram are not present:

Γλωσσολογία http://auditoryneuroscience.com/topics/formants-and-harmonics-spoken-vowels

2. Aκουστική οικολογία και Βιοακουστική Φάσματα πουλιών http://soundjax.com/bird-4.html

(Σπίνος:Bengalse finch) Figure 1. Sound spectrogram of the song syllable sequence of the Bengalese finch. A song consists of several repetitions of an introductory syllable followed by a syllable sequence. Each syllable is identified as a discrete element in the sound spectrogram and is denoted by a letter of the alphabet. Songs are described in terms of sequences of syllables. The syllable “a” is the introductory syllable of this song. The Bengalese finch in particular learns highly complex songs that have syntactical structure, providing researchers with an excellent biological model for studying this phenomenon (e.g., Okanoya, 2004; Sakata and Brainard, 2006, 2009) http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0065345404340088

birds

Wood trash

3. Ψυχολογία

Φάσματα συναισθημάτων

4. Μουσικολογία Singer’s formant xample of a spectrogram of a solo operatic tenor singer. The harmonic series (the horizontal periodic stripes) and singer’s formant (the broad peak at around 3 kHz) are both clearly evident.

Μουσικολογία+εθνομουσικολογία Φασματογράφος εργαλείο Α) για την αισθητική αξιολόγηση της φωνής (ένρινη, πλούσια, βραχνή, λαρυγγώδης, κτλ) Β) επεξήγηση παραγωγής χαρακτηριστικών ηχοχρωμάτων της παράδοσης που χάνονται Γ) για την παιδαγωγική της φωνής (singer’s formant, ακρίβεια τονικού ύψους, μίμηση χαρακτηριστικών φωνών, κ.α.)

Aποκωδικοποίηση 1. Εύρεση αρμονικού και μη αρμονικού περιεχομένου (θόρυβος) 2. Κατανόηση του ρυθμού και δομής των λεξεων και των φράσεων 2. Εύρεση της θεμελιώδου συχνότητας 3. Ανάλυση των θέσεων των αρμονικών συχνοτήτων (πλάτος, συχνότητα, περιβάλλουσα, φάση) 4. Εύρεση της συνολικής ενέργειας

Εργαλεία 1. PRAAT 2. Audiosculpt 3. Sonic visualiser 4. Mac Scope 5. Sing and see Για δασκάλους : (http://blogs.sch.gr/arpap)

Εύρεση formants Listen to the recording:
demo_falsettogkmaybe.wav, 297KB A demonstration of female falsetto. Gillyanne sings the same phrase twice from Maybe This Time (Cabaret). Notice the similarities in the first section to my falsetto readings – most of the signal is showing in the bottom third of the reading, above is a white space and then most of the grey areas above that are air turbulence. Compare this with the second section, Gillyanne sings the same phrase in full Speech quality. Notice the strong readings from the bottom to the top of the graph. The formants stay in roughly the same place comparative to the first section – this means Gillyanne keeps the same larynx height and the same vowel shapes, just changing the position of her vocal folds, resulting in a different air pressure requirement.

Eύρεση formants και εξερεύνηση της ποιότητας της φωνής

Aνάλυση φωνής (εθνομουσικολογία) http://www. youtube. com/watch Comparing the spectrograms of before and after warm up, we can see that the singing formant becomes dominant after warm up. It seems that the utterance method changed from the speaking voice to the singing voice by the stretching exercise and warm up. This tendency is remarkable in the low pitched voice. It may be possible that we can make a criterion to show the effect of a vocal training and warm up, by quantifying the difference of the energies in this region.  Next, we edited the sound files to make it easy to compare the difference before and after the training. Note that Adobe Audition was used for editing the sound files. Because the editing function of DSSF3 is limited, it would be convenient to have another waveform editing software like Audition.

Μale voice-female voice

Περιβάλλον διαδραστικής εξάσκησης της φωνής Sing and see

Eπαυξημένη παρτιτούρα σε Βυζαντινό μέλος

ΗΧΗΤΙΚΑ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΑ Η αρχιτεκτονική του ήχου

3d sound spectrogram

http://boingboing. net/2010/05/14/meara-oreillys-chlad http://boingboing.net/2010/05/14/meara-oreillys-chlad.htmlhttp://boingboing.net/2010/05/14/meara-oreillys-chlad.html

Η φωνή σαν αφετηρία για την κρυμμένη γεωμετρία του ήχου Το φωνητικό φασματογράφημα ως αφετηρία για τις πλαστικές και ηχητικές τέχνες Η φωνή σαν αφετηρία για την κρυμμένη γεωμετρία του ήχου http://boingboing.net/2010/05/14/meara-oreillys-chlad.html Η ΦΩΝΗ ΣΑΝ ΜΕΣΟ διάδρασης για τη δημιουργία οπτικών πινάκων σε πραγματικό χρόνο http://www.youtube.com/watch?v=1uSNcmb1xjU Η ΦΩΝΗ ΣΑΝ ΜΕΣΟ ΗΧΗΤΙΚΗΣ ΓΡΑΦΗΣ http://www.youtube.com/watch?v=JtQ3lhkxPD0

Το φωνητικό φάσμα ως αφετηρία για τις ηχητικές τέχνες Trevort Whishart (Sonic art) Jonathan Harvey (computer music) F.Β. Μache (spectral music)