Biologische Sprachproduktion

2.1 Biologisch-physikalischer Vorgang

Dieser Abschnitt beschreibt die physiologische Spracherzeugung des Menschen. Er stützt sich hauptsächlich auf Kießling [Kießling97, S. 46f].
Die Produktion der menschlichen Sprache lässt sich im Großen und Ganzen in drei Prozessen zusammenfassen: der Respiration (Luftstromerzeugung), der Phonation (Stimmbildung) und der Artikulation (Lautbildung) (Abb.1).

2.1.1 Respiration

Für die Respiration oder auch Luftstromerzeugung sind die Organe unterhalb des Halses, nämlich der Brustkorb, das Zwerchfell, die Lungen und auch die Bronchien, einschließlich der Luftröhre zuständig. In der deutschen Sprache entstehen Laute in der Regel beim Ausatmen. Die Respiration zur Stimmbildung ist folglich durch eine Verringerung des Brustkorbvolumens und das damit verbundene Hochdrücken der Luft zu erreichen. Dieser Vorgang ist gleichzusetzen mit dem zuführen der Luft einer Orgel.


2.1.2 Phonation

Die Luft strömt nun durch die Luftröhre in Richtung Kehlkopf. Der Kehlkopf ist das für die Stimmbildung notwendige Organ. Er besteht aus beweglichen Knorpeln und wird durch Bänder und Muskeln zusammengehalten.

Die so genannte Stimmritze oder Glottis ist der für die Phonation wichtigste Teil. Er wird von den zwei Stimmlippen und den zwei Aryknorpeln gebildet (Bild 2). Je nach Stellung der Stimmlippen und der Aryknorpeln kann es nun zu unterschiedlichen Lauten kommen.
Sind sowohl Stimmlippen als auch Aryknorpel geschlossen liegt die Phonationsstellung vor, bei der stimmhafte Laute erzeugt werden. Das heißt, dass eine Schwingung der Stimmlippen möglich ist. Diese Schwingung entsteht durch den von den Atmungsorganen erzeugten subglottalen Luftdruck, der dem Druck der Stimmlippen (erzeugt durch Muskelkraft) und dem supraglottalen Druck - dem Luftdruck von oben - entgegenwirkt. Sobald der subglottale Druck größer ist als die Summe des Drucks der Stimmlippen und des supraglottalen Drucks wird der Verschluss gesprengt und die Luft entweicht in den supraglottalen Bereich. Durch den Luftstrom, der nun mit einer gewissen Geschwindigkeit an den Stimmlippen vorbei fließt, sinkt der statische Druck, da nach Bernoulli [Form05, S. 30]:
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gilt. Durch den niedrigeren Druck von innen an die Stimmlippen ist auch die Kraft, die durch Druck mal Fläche definiert ist, kleiner als die Kraft, die von außen wirkt. Dadurch kommt es zu einer schnellen Schließung der Stimmlippen. Kurz danach öffnen sich die Stimmlippen auf Grund des überwiegenden subglottalen Drucks wieder. Solange sich die Stellung der Glottis nicht maßgeblich ändert wiederholt sich der Vorgang periodisch und gibt einen Luftimpuls nach dem anderen in den supraglottalen Bereich ab. Wird die Zeitspanne zwischen zwei aufeinander folgenden Schließungen der Glottis gemessen, so wird dieser Wert als glottaler Zyklus definiert. Somit stellt die Grundperiode die Zeitspanne eines glottalen Zyklus dar. Dieser glottale Zyklus wird auch zur Definition der Grundfrequenz herangezogen. Die Grundfrequenz eines stimmhaften Sprachsignals ist der Kehrwert des glottalen Zyklus. [Kießling97, S. 48]

2.1.3 Artikulation

Das im Phonationstrakt entstandene stimmhafte Signal gelangt nun in den so genannten Ansatzraum, der aus Rachen-, Mund- und Nasenraum zusammengesetzt ist. Bei der Lautbildung ist der Mundraum oder Vokaltrakt am wichtigsten. Der Nasenraum kann zur Produktion von nasalen Lauten (m, n) zugeschaltet werden. Nasale Laute werden bei oralem Verschluss produziert. Andererseits können, bei geöffnetem Mund, orale Laute (a, o, t, s) entstehen. Die Lippen, die Zunge, die Zähne und der Gaumen zählen zu den wichtigsten Artikulatoren des Vokaltrakts, ohne die verschiedene Laute nicht möglich wären. Durch die verschiedene Stellung dieser Artikulatoren und die damit verbundene Änderung der Form des Ansatzraums sowie dessen Resonanzeigenschaften können verschiedene Laute produziert werden.

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