III.3 Übung: Statistik mit spezieller Ausrichtung auf phonetische

Kommentierte Studienpläne
'Phonetik und digitale Sprachverarbeitung'
IPDS
Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
November 1998
Institut für Phonetik und digitale Sprachverarbeitung
Leibnizstraße 10
24 098 Kiel
Direktor:
Prof. Dr. Klaus Kohler, R 428, Tel. (0431) 880-3319, e-mail: [email protected]
Sekretariat:
Jutta Möllenkamp, R 407, Mo-Fr 9-13 Uhr, Tel. (0431) 880-3318, e-mail: [email protected]
Studienberatung:
Dr. Adrian Simpson, R 408, Tel (0431) 880-3323, e-mail: [email protected]
Sprechstunde Di 11 - 12 Uhr und nach Vereinbarung
Prof. Dr. Klaus Kohler, Sprechstunde nach Vereinbarung
1
Vorbemerkungen zu den verschiedenen Studiengängen
Hauptfach/Nebenfach zum Magister
Die nachfolgenden Hinweise erläutern in erster Linie die thematische Füllung der Lehrveranstaltungen des Magisterstudiengangs im Fach ‘Phonetik und digitale Sprachverarbeitung’
und ihre Integration in einen Studienplan für Studierende im Haupt- oder Nebenfach. Die
Kommentare sind in vier Studienblöcke I. - IV. unterteilt, die eine inhaltlich bestimmte zeitliche
Abfolge darstellen.

I. umfaßt den Einführungskurs im ersten Fachsemester, der in jedem Wintersemester
angeboten wird.

II. ist die Fortsetzung einer Übung aus I. im zweiten Fachsemester, die in jedem Sommersemester angeboten wird.

III. umfaßt das übrige Lehrangebot des Grundstudiums, das nicht mehr auf bestimmte
Fachsemester festgelegt ist.

IV. umfaßt das Lehrangebot des Hauptstudiums.
Dieser ‘Kommentierte Studienplan’ ist eine inhaltliche Ergänzung der formalen Regelungen im
Informationsblatt ‘Magisterstudiengänge Phonetik und digitale Sprachverarbeitung’.
Wahlpflichtfach im Diplomstudiengang Psychologie
Die Lehrveranstaltungen unter I. umfassen die Anforderungen für das Wahlpflichtfach Phonetik
und digitale Sprachverarbeitung im Hauptstudium des Diplomstudiengangs Psychologie.
Nebenfach im Diplomstudiengang Informatik
Lehrveranstaltungen aus I., II., III.1+2+4+5.2+5.3, IV.3+5 konstituieren die Anforderungen für
das Nebenfach Phonetik und digitale Sprachverarbeitung im Diplomstudiengang Informatik
gemäß den Studien-/Prüfungsordnungen zum Vor-/Hauptdiplom (s. Studienführer Informatik).
Hauptfach/Nebenfach zur Promotion
Die Promotion im Haupt-/Nebenfach Phonetik und digitale Sprachverarbeitung setzt einen
Magister- bzw. Diplomabschluß voraus. Außerdem müssen die Studienanforderungen der
entsprechenden Magisterstudiengänge gemäß den vorliegenden kommentierten Studienplänen
erfüllt bzw. Äquivalenzen anerkannt worden sein.
Es wird dringend empfohlen, daß die Studienberatung zu Beginn und während des gesamten
Studiengangs in Anspruch genommen wird.
2
I.
8-stündiger integrierter Einführungskurs: 1 Vorlesung, 2 Übungen
für alle Studierenden im 1. Fachsemester (Wintersemester)
I.1
Vorlesung: Grundlagen der Phonetik
3-std., Do 16-18.30
Diese Vorlesung vermittelt einen theoretischen und methodischen Überblick über das gesamte
Fachgebiet und seine Teilbereiche, nämlich

die Erzeugung gesprochener Sprache (Phonetik des Sprechers: artikulatorische und
physiologische Phonetik)

die Wahrnehmung gesprochener Sprache (Phonetik des Hörers: Psychophonetik)

die Sprachschallübertragung von Sprecher zu Hörer (akustische Phonetik).
Dabei werden zwei komplementäre, aufeinander bezogene Arbeitsmethoden vorgestellt:

die Darstellung der gesprochenen Sprache durch ein Lautalphabet (Symbolphonetik)
mittels Analyse durch das geschulte Gehör (Ohrenphonetik)

die Erfassung der Sprechvorgänge und des Sprachschalls (Signalphonetik) mittels
messender Instrumente (Meßphonetik).
Zentraler Teil der Symbolphonetik ist das System der IPA (International Phonetic Association)
zur Klassifikation und Transkription der Laute in allen Sprachen der Welt. Die Symbolphonetik
geht auch der Frage nach, wie Laute zur Differenzierung von Wörtern in jeweils einer Sprache
verwendet werden, z.B. „sin“ versus „thin“ im Englischen oder „Kirche“ versus „Kirsche“ im
Deutschen oder „bas“ versus „banc“ im Französischen (Phonologie).
Weitere Themen sind:

das Lautsystem des Deutschen

Prosodie: Wort- und Satzbetonung, Sprechmelodie (Intonation)

phonetische Verschleifung in der Rede (z.B. „mimm Auto“ für „mit dem Auto“)

praktische Anwendungen der Phonetik, u.a. in der Sprachtechnologie (z.B. Sprachsynthese).
Sämtliche Themen dieser einführenden Überblicksvorlesung werden in nachfolgenden Semestern
in Vorlesungen/Übungen/Seminaren vertieft.
3
I.2
Experimentalphonetische Übungen zur Grundlagenvorlesung
3-std., Mo 16-18 und 1 Std. Z.n.V.
Diese Übungen behandeln die signal- und meßphonetische Praxis. Ihr Ziel ist es, meßphonetische
Verfahren in Experimenten anzuwenden und Erfahrung im Umgang mit einschlägigen
Meßgeräten sowie mit dem Computer zu gewinnen. Es werden 5 Experimente aus der
artikulatorischen/physiologischen, der akustischen und der perzeptorischen Phonetik
durchgeführt, über die jeweils ein Bericht anzufertigen ist. Dabei lernen die Studierenden auch,
Versuchsaufbauten und Versuchsdurchführungen adäquat zu beschreiben, Daten übersichtlich zu
präsentieren und die Ergebnisse vor einem theoretischen Hintergrund zu interpretieren.
I.3
Kurs Artikulations-, Transkriptions- und Hörübungen: ATH I
2-std., Di 14-16
Dieser Kurs behandelt die symbol- und ohrenphonetische Praxis. Seine Ziele sind

alle Sprachlaute in den Sprachen der Welt artikulieren zu lernen

das Gehör systematisch im Erkennen aller Sprachlaute zu trainieren (analytisches Hören)

den Umgang mit dem Transkriptionsalphabet der IPA als Bindeglied zwischen
Artikulieren und Hören zu üben.
ATH I umfaßt das Konsonantenrepertoire und schließt mit einem Hörtest sowie mit einem
schriftlichen Test zur Lautklassifikation ab.
Da die Nachfrage nach diesen ATH-Übungen auch von Studierenden der Sprachwissenschaft und
anderer sprachlicher Fächer (außerhalb eines phonetischen Fachstudiums) sehr groß ist, wird für
diese Gruppe im gleichen Semester eine gesonderte Parallelveranstaltung angeboten.
II.
Kurs Artikulations-, Transkriptions- und Hörübungen: ATH II
für alle Studierenden im 2. Fachsemester (Sommersemester), 2-std., Di 14-16
Fortsetzung von ATH I unter I.3 mit den gleichen Zielsetzungen: Behandlung des
Vokalrepertoires und der Töne (Intonation); Abschlußtests wie für ATH I. Auch hier wird eine
gesonderte Parallelveranstaltung für Studierende der Sprachwissenschaft und anderer
sprachlicher Fächer angeboten.
4
III.
Vorlesungen, Übungen und Seminare
für alle Studierenden des Fachs im Grundstudium nach erfolgreichem Besuch von I.
III.1
Zwei Vorlesungs-/Übungspakete mit jeweils 2+3 Std. aus folgendem Angebot
1.1
Experimentalphonetik: Artikulatorische und physiologische Phonetik
In der Vorlesung werden

das Atmungssystem

der Kehlkopf

der Artikulationsapparat (Mund, Rachen, Nase)
hinsichtlich der anatomischen Strukturen, der physiologischen Grundlagen (z.B. Atmungsphysiologie, Phonation), der artikulatorischen Abläufe sowie der sprachlichen Funktionen in der
Lautproduktion ausführlich behandelt. Wichtige artikulatorische sowie physiologische Untersuchungsmethoden und repräsentative Forschungsergebnisse sowie daraus entwickelte Modelle und
Theorien (Stimmbildungstheorie, artikulatorische Phonologie) werden vorgestellt.
In den Übungen werden 4 größere Experimente zu den verschiedenen Bereichen der
Sprecherphonetik durchgeführt, über die Berichte anzufertigen sind.
1.2
Experimentalphonetik: Akustische Phonetik
In der Vorlesung werden folgende Themen behandelt:


Beschreibung und Analyse von Schallsignalen
-
periodische, aperiodische Schwingungen; Sinoidalfunktionen; Schallintensität
-
Spektralanalyse, Amplituden-/Phasenspektrum, Fouriertransformation
akustische Eigenschaften von Hohlräumen (akustische Filter)
-
freie, erzwungene Schwingungen, Eigenfrequenzen, Resonanz; Quelle-FilterModell


EDV-Grundlagen:
-
Digitalisierung akustischer Signale
-
Analyseplattform xassp: Oszillogramm, Sonagramm, Spektrogramm (‘section’)
akustische Analyse von Sprachsignalen
-
Sprachtraktmodelle
-
Vokale,
Laterale,
Nasale
(Formantstrukturen);
Frikative
(spektrale
Eigenschaften);
Plosive (zeitliche und spektrale Eigenschaften); Grundfrequenz- und
Energieverläufe
5

akustische Sprachsynthese.
In den Übungen ist wöchentlich eine Versuchsaufgabe zur akustischen Signalverarbeitung, auch
unter Einsatz des Computers, zu bearbeiten und auf Übungsblättern schriftlich zu dokumentieren.
1.3
Experimentalphonetik: Psychophonetik
Die Vorlesung behandelt die Beziehung zwischen dem akustischen Sprachsignal und seiner
Wahrnehmung durch einen Hörer, insbesondere

Anatomie und Physiologie des Ohres

Wahrnehmung von Sinustönen: Hörschwelle, Kurven gleicher Lautstärke, Lautheit
Tonhöhenwahrnehmung (mel-Skala)

perzeptive Frequenzgruppen (Bark-Skala)

Sprachwahrnehmung

-
Kodierung von Sprachlauten (Plosive, Vokale etc.)
-
Relevanz prosodischer Parameter (Dauer, Grundfrequenz)
-
kategoriale Wahrnehmung
-
Theorien: 'Motor Theory of Speech Perception', 'Auditory Enhancement'
Verfahren der Datenerhebung in Perzeptionstests, Einsatz der Sprachsynthese
In den Übungen werden 4 größere Experimente zur Sprachwahrnehmung durchgeführt, über die
Berichte anzufertigen sind.
III.2
Vorlesung: Kontrastive Phonetik und Phonologie (Deutsch vs. eine andere Sprache)
2-std.
Inhalt der Lehrveranstaltung ist der Vergleich der Lautstrukturen des Deutschen und einer
anderen Sprache (meist Englisch oder Französisch) hinsichtlich

der Phonemsysteme

der allophonischen Varianten

der Kombinierbarkeit von Lauten (Phonotaktik)

der Wort- und Satzbetonung

des Sprechrhythmus und der spontansprachlichen Verschleifungen

der Intonation.
Diesen Vergleichen geht die soziophonetische Erörterung der zugrundliegenden Modelle
(Standardaussprache des Deutschen, Received Pronunciation des Englischen etc.) voraus. Aus
den Vergleichen ergeben sich Folgerungen für den Ausspracheerwerb im Fremdsprachenunterricht.
6
III.3
Übung: Statistik mit spezieller Ausrichtung auf phonetische Fragestellungen
3-std.
Keine Wissenschaft, die sammelt, mißt und zählt, kommmt ohne Statistik aus, also auch die
Phonetik nicht. Dieser Kurs vermittelt die wichtigsten deskriptiven und prüfstatistischen
Verfahren, die im Lauf des Studiums immer wieder gebraucht werden. Umfangreiche
mathematische Vorkenntnisse werden nicht vorausgesetzt. Alle Verfahren werden anhand von
realistischen phonetischen Datensätzen geübt.
Wöchentliche Übungsaufgaben anhand von Übungsblättern.
III.4
Seminar: Phonologische Theorien
2-std.
In diesem Einführungskurs werden zunächst die phonologischen Ansätze aus der ersten Hälfte
des 20. Jh. vorgestellt (Prager Schule, Amerikanischer Strukturalismus). Den verschiedenen Definitionen des Phonembegriffs und den Methoden zur Erstellung von Phonemsystemen kommt
besondere Aufmerksamkeit zu, da spätere Theorien (Firthian Phonology, generative Phonologie,
autosegmentelle Phonologie, artikulatorische Phonologie) nur vor diesem Hintergrund
verständlich sind. Neben dem allgemeinen historischen Überblick werden aber auch spezielle
phonologische Probleme von Einzelsprachen von verschiedenen theoretischen Standpunkten aus
analysiert (z.B. Vokalharmonie im Türkischen, Tonakzente im Schwedischen oder [] im
Deutschen.).
Wöchentliche Übungsaufgaben anhand von Übungsblättern.
III.5
Zwei Seminare, von denen eines im Bereich der digitalen Sprachverarbeitung
gewählt werden muß, aus folgendem Angebot:
5.1
Einführung in die EDV: Zeichenverarbeitung in der Phonetik
2-std. + 1 Übungsstunde
Durch den Einsatz der EDV ist es möglich geworden, sehr umfangreiche Datenmengen in relativ
kurzer Zeit auszuwerten und dadurch verläßlichere Aussagen über Phänomen X in Sprache Y zu
machen, als dies früher der Fall war. Zudem kommt neben den klassischen Laborerhebungen der
Arbeit mit orthographisch/phonetisch annotierten Corpora/Datenbanken gesprochener Sprache
immer mehr Bedeutung zu. Um den problemorientierten symbolischen Zugriff auf größere
Datenmengen und auf Datenbanken zu ermöglichen, vermittelt dieser Kurs
7

Grundkenntnisse in DOS und UNIX

eine Einführung in die für Zeichenkettenverarbeitung entwickelte Programmiersprache
awk (verwandt mit C )

das Schreiben von Scripts in awk für bestimmte phonetische Fragestellungen an eine
orthographisch/phonetisch annotierte Datenbank

einen Überblick über die Struktur der Datenbasis „The Kiel Corpus of Read/ Spontaneous
Speech“
Wöchentliche Übungsaufgaben am Computer.
5.2
Segmentation, Transkription und Interpretation von Oszillogrammen und
Sonagrammen
2-std. + 1 Übungsstunde
Dieses Seminar vermittelt theoretische Grundlagen und praktische Fertigkeiten im Zuordnen von
Transkriptionszeichen der Symbol-/Ohrenphonetik zu Signalstücken der Meßphonetik anhand
von Oszillogrammen und Sonagrammen sprachlicher Äußerungen (Segmentation und
Etikettierung von Sprachsignalen). Die Arbeiten werden unter Einsatz der speziell dafür
entwickelten EDV-Plattform xassp (Advanced Speech Signal Processor under the X Window
System) durchgeführt. Der Schwerpunkt liegt auf der akustischen Untersuchung des deutschen
Lautsystems.
Dabei geht es um drei Fragen:
(1) Wie prägen sich die phonologischen Einheiten des Deutschen akustisch aus?
(2) Welche kontextuellen Einflüsse gibt es in dieser Ausprägung?
(3) Welche Artikulationen stehen hinter diesen akustischen Ausprägungen?
Das führt zur Erörterung allgemeiner Gesetzmäßigkeiten in der Beziehung zwischen Artikulation
und Sprachsignal, d.h. der Akustik von Sprachlauten schlechthin. Auf dieser Basis wird dann
geübt, Sonagramme unbekannter Äußerungen zu „lesen“, ohne diese gleichzeitig zu hören.
Wöchentliche Übungsaufgaben am Computer; schriftliche Zusammenfassungen.
8
5.3
Signalverarbeitung in der Phonetik
2-std. + 1 Übungsstunde
Dieses Seminar bietet eine allgemeine Einführung in die Prinzipien der Signalverarbeitung von
der Digitalisierung bis zur phonetischen Segmentation und Etikettierung.
Wichtige
Analyseverfahren und deren Eigenschaften werden theoretisch und praktisch erläutert:

Abtasttheorem, Anti-Aliassing, Dateiformate

Analyseverfahren für Grundfrequenz, Energie und Spektrum (DFT, FFT, LPC etc.)

Parametereinstellungen der Analysen und ihre Konsequenzen für die Meßergebnisse
(Fensterfunktion, Analysebandbreite, LPC-Ordnung etc.)

Vergleich der Programmpakete zur Sprachsignalverarbeitung xassp und ESPS waves+
hinsichtlich ihrer Gemeinsamkeiten und ihrer unterschiedlichen Stärken
Wöchentliche Übungsaufgaben am Computer; schriftliche Zusammenfassungen.
5.4
(Haupt-)Seminare des Hauptstudiums unter IV.3 und IV.4 können als Seminare des
Grundstudiums (mit entsprechend geringeren Anforderungen) für III.5 ausgewählt
und in Absprache mit den Veranstaltern besucht werden.
9
IV.
Übungen und Seminare im Hauptstudium
IV.1
Das jeweils verbleibende dritte Vorlesungs-/Übungspaket aus III.1
für alle Studierenden des Fachs
IV.2
Die jeweils verbleibenden Seminar-/Übungspakete aus III.5.1-3
für alle Studierenden des Fachs
IV.3
Hauptseminare
für alle Studierenden des Fachs, 2-std.
Die Themen sind breit gestreut und wiederholen sich im Gegensatz zum sonstigen Lehrangebot
nicht regelmäßig. In vergangenen Semestern sind folgende Themen behandelt worden:

Die vokale Kommunikation von Emotionen, Persönlichkeit und Einstellung

Verfahren der Sprechererkennung

Phonetik im Fremdsprachenunterricht

Legasthenie

Phonetische Wörterbücher

Lautstatistik des Deutschen

Entwicklungslinien in der Geschichte der Phonetik seit dem 19. Jahrhundert

Spontansprachliche Fehlleistungen: Phonetische und psycholinguistische Untersuchungen
zu „Versprechen und Verlesen“

Lautstrukturen in den Sprachen der Welt: phonetische Typologie und phonetische
Universalien

Lautwandel

Zeitstrukturen in der gesprochenen Sprache: von der Lautdauer zum Sprechtempo

Lautgesetze in der Spontansprache: Abschwächung und Verstärkung

Vom Laut zur Schrift: Prinzipien der phonetischen Transkription europäischer Sprachen
Die schriftliche Kommentierung des Gegenstandes eines Hauptseminars wird für jeden Einzelfall
vor Beginn des jeweiligen Semesters in der Studienberatung ausgehändigt.
Mindestens ein Kurzreferat muß gehalten und eine schriftliche Hausarbeit angefertigt werden.
10
IV.4
Weitere Seminare (jeweils 2 Std.) zu phonetisch-linguistischen Themen
für alle Studierenden des Fachs
Seminare zu verschiedenen phonetisch-linguistischen Fragestellungen werden in unregelmäßigen
zeitlichen Abständen angeboten. Beispiele für Themen sind:

Prosodie in der Spontansprache: Beschreibung und Modellierung

Phonetik und Phonologie einzelner Sprachen

Sprachvergleichende Phonetik und Phonologie

Phonetische und phonologische Datenerhebung mit Informanten

Phonologische Theoriebildung
Schriftliche Kommentierung des jeweiligen Gegenstandes wie für Hauptseminare in IV.3.
Der Typ der Leistungsanforderungen variiert entsprechend der Thematik des Seminars, u.a.
Kurzreferat, Übungsblätter, schriftliche Hausarbeit.
IV.5
Weitere Seminare mit Übungen (jeweils 2+1 Std.) zur digitalen Sprachverarbeitung
5.1
Phonetische und phonologische Untersuchungen an Sprachdatenbanken
für alle Studierenden des Fachs
Diese Veranstaltung führt die Kenntnisse aus III.5.1 und III.5.3 zusammen und erweitert sie zur
Bearbeitung von ausgewählten phonetischen Fragestellungen anhand eines größeren
Datenkorpus. Sie übt Datenbankabfragen anhand symbolischen Zugriffs über Suchprogramme,
anschließende Analyse der ausgewählten Signaldaten, ihre Präsentation und Interpretation. Diese
Veranstaltung ist eine gute Vorbereitung für bestimmte Magisterarbeitsthemen.
Wöchentliche Übungsaufgaben am Computer; schriftliche Zusammenfassungen.
5.2
Editieren von Sprachsignalen und Sprachsynthese
für Studierende im Hauptfach
Diese Veranstaltung baut auf III.5.3 auf und behandelt folgende Gegenstände:

Parametermanipulation (F0, Formanten, Dauer etc.) zur Resynthese für die Herstellung
von Teststimuli in Perzeptionsuntersuchungen

verstärkte Einarbeitung in den Einsatz von ESPS waves+

Syntheseverfahren (LPC, Formantsynthese, Psola)

Text-to-Speech
Wöchentliche Übungsaufgaben am Computer; schriftliche Zusammenfassungen.
11
5.3
Algorithmen zur Signalverarbeitung
für Studierende im Hauptfach
Diese Veranstaltung ist als Wahlmöglichkeit gedacht unter der Voraussetzung, daß genügend
Studierende für eine solche Spezialisierung in der Signalverarbeitung optieren. Sie führt III.5.3
fort und expliziert die mathematischen Algorithmen anhand der Verarbeitung phonetischer Daten
in xassp bzw. ESPS waves+. Es werden insbesondere Verfahren der Diskreten Fourier Transformation, der Linearen Prädiktion, der Formantanalyse und der Grundfrequenzanalyse
behandelt.
Wöchentliche Übungsaufgaben am Computer; schriftliche Zusammenfassungen.
5.4
Parallele Verarbeitung artikulatorischer, physiologischer und akustischer
Signale
für Studierende im Hauptfach
Diese
Veranstaltung
setzt
die
artikulatorisch-physiologischen
Komponenten
der
Experimentalphonetik in III.1.1 mit EDV-Unterstützung fort. Folgende Signale sollen erfaßt und
verarbeitet werden:

Luftströmungssignale (Mund und Nase), Lx-Signal des Laryngographen in Relation zum
akustischen Sprachsignal und zu Signalderivaten der Signalanalyse (z.B. Sonagramm)

weitere artikulatorische Daten je nach Verfügbarkeit der Erhebungsverfahren (z.B.
Elektropalatographie).
Über die Experimente sind schriftliche Berichte anzufertigen.
5.5
Sonagrammlesekurs für Fortgeschrittene
für Studierende im Hauptfach
Er baut auf der in III.5.2 und IV.5.1 gewonnenen Erfahrung im Interpretieren von Sonagrammen
auf und hat zum Ziel, Sonagramme von unbekannten sprachlichen Äußerungen, auch unter
Hinzuziehung anderer Signaldarstellungen (Oszillogramm, Grundfrequenz, Energie), „entziffern“
zu lernen.
Wöchentliche Übungsaufgaben; schriftliche Zusammenfassungen.
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IV.6
Übungen zur empirischen Datenerhebung und -analyse
für Studierende im Hauptfach, 6-std.
In diesem Kurs wird
unter Anleitung selbständig gearbeitet. Die Aufgaben umfassen
Experimentplanung, -durchführung und -auswertung sowie Präsentation in schriftlichen
Hausarbeiten für drei Projekte zu ausgewählten phonetischen Problemstellungen. Diese
Veranstaltung ist eine gute Vorbereitung für bestimmte Magisterarbeitsthemen.
IV.7
Phonetisch-kommunikationswissenschaftliches Kolloquium
für Studierende im Hauptfach, 2-std.
Diese Veranstaltung bietet Mitarbeitern und Studierenden ein Forum zur Diskussion laufender
Forschungs- und Examensarbeiten am IPDS Kiel.
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