6-Langreiter_Stimme

Die menschliche Stimme
Eine Präsentation
von
Johann Langreiter
Fachdidaktik der Physik
2006-05-11
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Übersicht
Einleitung:
Entstehung der Stimme
Geschichte
Vergleich: Orgel und menschliche Stimme
Hauptteil:
Organe die an der Stimmbildung beteiligt sind
Die Artikulation
Die Singstimme
Schluss:
Die „schöne“ Stimme
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Entstehung der Stimme
Simultan mit dem Übergang zum Homo sapiens
bis heute ungeklärt:
Stimme
(intensivere,

Weiterentwicklung
des Gehirns
verfeinerte Kommunikation)
oder
größeres Gehirn
Nahe liegend:

Steuerung des
Sprechapparates
Wechselseitige Beeinflussung!
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Stimmforscher der Antike
Empedokles (490 - 430 v. Chr.):
Cicero (106 -43 v. Chr.):
Schreien, Rufen, freies
Sprechen, Vorlesen zur
Gesundheitspflege
Übung von Ausdruck und
Stimmgebung
(nicht vorwiegend Inhalt)
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Stimmforscher in Mittelalter und
Neuzeit
Leonardo da Vinci
(1452 -1519):
Fertigte bereits um 1500 äußerst
naturgetreue Zeichnungen des
Kehlkopfs an.
Emanuel di García
(1805 – 1906):
Vater war berühmter Sänger  Stimme mit zwanzig zerstört.
 Emanuel begann Stimmforschung
Entwicklung des Kehlkopfspiegels (Laryngoskop)
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Kompliziertestes motorisches
System im gesamten Körper
Die Stimm- und Sprechbewegungen stellen die
komplexesten Bewegungsmuster dar, zu denen der
Mensch fähig ist.
Voraussetzungen:
• äußerste Präzision
• extreme Schnelligkeit
150.000 Einzelentscheidungen pro Sekunde
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Die Orgel
Mit keinem anderen Instrument kann man vielfältigere
Klänge erzeugen:
- Holzpfeifen ergeben
Flötentöne
- Metallpfeifen ergeben
helle Trompetentöne
- mehrere Meter große
Pfeifen können die
tiefsten Töne des
Basses erzeugen.
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Orgel vs. menschliche Stimme
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Luftstrom in Bewegung setzen
Orgel:
Luftzufuhr durch Blasebalg
Mensch:
Lunge und Brustmuskulatur:
Verengung des Brustkorbs führt zur
Ausströmung von Luft aus der Lunge
Achtung:
Nur ein in der Stärke und Strömung exakt
abgestimmter und möglichst konstanter Luftstrom
bewirkt eine gleichmäßige und damit stabile
Tonbildung!
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Schwingungsfähiges System
Orgel:
Metallplättchen schwingen
Mensch:
Im Kehlkopf gelegene Stimmlippen
werden durch die in der Luftröhre nach
oben strömende Luft zum Schwingen
gebracht.
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Resonanzkörper
Orgel:
größter Bestandteil
Mensch:
Rachen- und Mundraum zum Teil auch
der Nasenraum.
Aufgabe:
Bestimmte Frequenzen werden
verstärkt, andere abgeschwächt.
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Steuerung
Klaviertasten
Gehirn
Brocas Bereich = motorisches Sprachzentrum
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Warum kann der Mensch
sprechen?
Instrument:
Resonanzraum i. a. fixiert
Mensch:
Resonanzraum stark und
rasch verformbar:
Mund-, Zungen, und
Lippenbewegungen
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Trachea
Organe, die an der
Stimmbildung beteiligt sind
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Die Lunge
Aufbau:
Lungenbläschen (0,2 mm)
schwammähnlich
 Mio. Bläschen
 70 m² für Gasaustausch
ca. 6 l Kapazität
Trachea
Luftröhre (Trachea):
Ø = 1,5 – 2 cm
L = 10 – 12 cm
15 – 20 hufeisenförmige
Knorpelspangen
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Bauchatmung
Zwerchfell:
(Diaphragma)
Trachea
Querliegender, flächenförmig
ausgeformter Muskel, der sich
wie eine Kuppel in den
Brustraum wölbt.
Einatmung:
Kontraktion  Abflachung der
Wölbung und Vergrößerung des
Brustraumes.
Teile unter dem Zwerchfell
können nur nach vorne
ausweichen 
Bauchatmung
Ausatmung:
erfolgt passiv:
Zwerchfell erschlafft und wird
durch die Bauchmuskel wieder
in die Ausgangslage gebracht.
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Brustatmung
Die Hebung des Brustkorbes kann auch aktiv durch die
Zwischenrippenmuskulatur erfolgen.
Trachea
Die Vergrößerung bewirkt eine Dehnung der Lungen
und lässt die Luft durch die Luftröhre in die Bronchien
einströmen.
Die Ausatmung erfolgt wiederum passiv, indem die
Zwischenrippenmuskulatur erschlafft.
Die physiologisch richtige Atmung ist eine kombinierte
Brust- und Bauchatmung, da dabei der Brustraum
gleichmäßig nach allen Seiten erweitert und mit
geringstem Muskelaufwand das größte Luftvolumen
gefördert wird.
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Schema Kehlkopf (Larynx)
Legende:
H = Hyoid (Zungenbein)
S = Schildknorpel
Trachea
K = Krikoid (Ringknorpel)
T = Trachea (Luftröhre)
Weitere Bestandteile:
Kehldeckel
Stellknorpel
Der Kehlkopf baut sich aus einer Reihe
von Knorpeln auf, die von Bändern
zusammengehalten werden und von
Muskeln bewegt werden können.
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Schildknorpel
Der Schildkn. bildet den Hauptbestandteil des Kehlkopfs!
Zwei Platten, die sich vorne
V-förmig vereinen.
Trachea
≮ 120° Frauen, Kinder
≮ 90° Männer („Adamsapfel“)
Eine Einsenkung am oberen Rand des Schildknorpels
kann man leicht ertasten.
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Ring- und Stellknorpel
Der Ringknorpel liegt unterhalb des Schildknorpels.
Er besitzt in etwa die Form eines
Siegelrings und hat sich aus dem
obersten Knorpelring der Luftröhre
entwickelt.
Trachea
Auf der Platte des Ringknorpels sitzen gelenkig
verbunden die beiden Stellknorpeln.
WICHTIG:
Stimmlippen setzen an ihnen an!
Die Bewegung der Stellknorpel steuert die Öffnung und
Schließung sowie die Spannung der Stimmlippen.
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Stimmlippen
Die Stimmlippen sind an der Innenseite des
Schildknorpels fest verankert, nach hinten werden sie
Trachea
immer breiter und enden an den beweglichen
Stellknorpeln.
Bestandteile: Zopfartig verflochtenes Muskelgewebe
dehnbare Membranen (Stimmbänder)
Stimmritze (Glottis)
Atmung:
Ausatmung stärker geöffnet
Einatmung etwas verengt
L-Strom:
3 – 5 m/s (normal)
bis zu 120 m/s (Hustenstoß)
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Trachea
Die Artikulation
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Stimmlippen beim Sprechen
Ausatmung  simultane Verschließung der Stimmlippen
 Überdruck (=^ 10 cm Wassersäule auf Untergrund)
1 % von 10 m Wassersäule (äußerer Luftdruck)
Öffnung:
Druckunterschied => Stimmlippen öffnen
Schließung:
aerodynamisches Paradoxon
Muskelkraft (eigentlich in Schließstellung)
aerodynamisches
Paradoxon
Gas strömt zwischen zwei beweglichen Platten
=> Unterdruck zwischen den Platten
=> Platten ziehen sich zusammen
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Tonerzeugung
Durch das Öffnen und Schließen der Stimmlippen
können in periodischer Regelmäßigkeit Luftmengen
größerer bzw. kleinerer Dichte aus dem Kehlkopf und
über den Mundraum entweichen.
Eine solche sich räumlich ausbreitende Abfolge von
Verdichtungen und Verdünnungen der Luft ist nichts
anderes als eine Schallwelle (Dichtewelle).
Ein Klang entsteht!
andere Bsp.:
Straff gespannter Grashalm
Luftballon (Öffnungsstück verengen)
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Tonhöhe & Lautstärke
Die Frequenz der Stimmlippen bestimmt die Tonhöhe!
Einfluss auf die Frequenz haben Masse, Länge und
Spannung der Stimmlippen.
Die Stimmlippen von Männern sind durchschnittlich um
ein Viertel länger als die von Frauen (Schildknorpel)
 im Mittel eine Oktave tiefer (weil Stimmlippen bei
gleich bleibendem Druck umso langsamer schwingen, je
länger sie sind)!
Der Luftstrom bestimmt die Lautstärke!
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Vokaltrakt (Resonanzraum)
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Unterteilung des Vokaltrakts
Kehlrachen:
Mit Schleimhaut eingekleideter
Muskelschlauch, der hinter dem Kehlkopf in die
Speiseröhre übergeht.
Trachea
Nasenrachen: Nach oben durch den Rachendeckel
begrenzt, an dem sich die Mandeln befinden.
Hier beginnen rechts und links symmetrisch
die Eustachischen Röhren (Verbindung
Mittelohr)
Mundrachen:
von der Zungenwurzel bis zu Gaumenbögen
Mundhöhle (Mundboden, Wangen, Gaumen)
Die Zunge nimmt den größten Teil ein.
Die Zunge ist das beweglichste Muskelsystem!
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Resonanzraum
Aussehen:
(gekrümmte) zylindrische Röhre
Analogie:
Flötenkörper
Resonanzen:
Frequenzbereiche werden verstärkt
Trachea
bzw. löschen sich aus.
Physik:
Stimmlippenöffnung klein (↔ Vokaltrakt)
Stimmlippen sind annährend die Hälfte
der Zeit geschlossen.
 halboffene Röhre!
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(2n+1)c
Formanten 1 & 2 ν = 4L
Annahmen:
Länge Vokaltrakt = 17,5 cm (Mann)
völlig runde Pfeife (Durchmesser konstant)
Vergleich Grundschwingung und erster Oberton.
Die Pfeile
zeigen die
Schwingungsknoten an!
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Formanten 3 & 4
Durch die Beweglichkeit des Vokaltraktes (insbesondere
der Zunge) kann somit die Lage der Resonanzen
verändern:
Die Stellung des Mundraumes bestimmt die Formanten!
=> Charakteristik des Klanges zB: Artikulation der Vokale
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Vokale
Jede Sprache hat
ihre eigenen
Vokale.
Kardinalvokale
„a“, „e“, „i“, „o“, „u“
Mundstellungen
Formanten (1 – 3)
Zunge sehr wichtig:
Peaks stellen
Formanten dar!
Erweiterung und
Verengung des
Mundraumes
Einhüllende!
Grundschwingung
(Tonhöhe) und
Oberschwingungen
sind nicht
eingezeichnet!
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Frequenzspektrum
Frequenzspektrum des Vokals „a“:
Trachea
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Formanten 1 & 2
Beim ersten Formant spielt die Öffnungsweite des
Mundraums eine große Rolle (vertikale Stellung der
Trachea
Zunge)
„i“:
Hohe Stellung  niedrige Frequenz für 1. Formant
„a“:
Tiefe Stellung  hohe Frequenz für 1. Formant
Beim zweiten Formant spielt die horizontale Stellung der
Zunge eine wichtig Rolle.
„i“:
Zunge vorne  hohe Frequenz für 2. Formant
„o“:
Zunge hinten  niedrige Frequenz für 2. Formant
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Die Formantkarte
Zur Charakterisierung
und Erkennung eines
Vokals genügen die
ersten zwei Formaten!
Trachea
Die Lage der Formanten
ist durch die
Längenabmessungen
des Vokaltrakts gegeben!
=> Frequenzunterschied
(Mann, Frau, Kind)
nur rund 20 %!
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Stimmkontrolle
Fakten:
insgesamt etwa 100 Muskeln beteiligt
sehr schnelle und äußerst genaue
Koordination kann nicht bewusst erfolgen
Rückkopplung für Feineinstellungen notwendig
Die Steuer- und Koordinationsmechanismen laufen
einerseits auf Rückenmarks- und Hirnstammebene
reflexartig und unbewusst ab.
Andererseits laufen sie unter bewusster Kontrolle ab,
sobald diese Empfindungen die Großhirnrinde erreichen.
Dies betrifft vor allem die Kontrolle der eigenen Stimme
durch das Gehör.
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Das Gehirn
Sprache spielt sich zum überwiegenden Teil in der linken
Gehirnhälfte ab.
Broca‘scher
Bereich:
Wernicke‘sches
Areal:
Steuerung der
Mund- und
Kehlkopfmuskeln
Defekt  Worte
können nur
langsam und
schlecht
ausgesprochen
werden.
Defekt 
überschießende
Sprachproduktion,
aber ohne Inhalt.
Für den Betroffenen
klingt die Sprache
wie eine
Fremdsprache!
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Trachea
Die Singstimme
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Stimmgattungen
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Was sind Register?
Wenn man, bei tiefen Tönen beginnend eine Tonleiter
singt, wird man merken, dass an einer bestimmten Stelle
eine Übergang erfolgt, an dem sich das Klangbild ändert:
volle Stimme  klangärmere, dünnere Stimme
Empfindung:
tiefe Töne  Brustbereich
hohe Töne  Kopfbereich
Töne gleicher oder ähnlicher Farbe  gleiches Register
Männer:
ca. ⅔ Brustregister
Frauen:
mehr als die Hälfte Kopfregister
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Warum gibt es Register?
Bei einer bestimmten Stellung erfolgt ein schneller
Wechsel (anstatt kontinuierlich) von der Muskelstellung,
die die Stimmlippen im unteren Tonbereich reguliert, zu
einer die die stärker gespannten steuert.
Bruststimme: Stimmlippen schwingen (d.h. zeitweise
völlig geschlossen)
Kopfstimme: Großteil der Stimmlippen straff gespannt,
nur die Ränder schwingen!
Weniger Masse muss zum Schwingen
angeregt werden  höhere Frequenz
Stimmlippen schließen nicht vollständig!
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Die ausgebildete Stimme
Ziel:
minimale Luftmenge für gewünschten Ton
längere Verschlusszeit  weniger Luftstrom
Die trainierte Stimme ist vor allem obertonreicher!
Eine obertonreiche Stimme erhält man durch Verkürzung
der Öffnungszeit (Bruststimme)!
Gute Ausnutzung des Atemvolumens geht somit Hand in
Hand mit einer Verstärkung der Obertöne, mit einer
volleren Stimme!
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Orchester vs. Sopranistin
Warum kann man die zierliche Stimme einer Sopranistin
trotz Orchester hören?
Orchester: größte Lautstärke bei etwa 500 Hz
höhere Frequenz  kont. Abnahme
 Sänger verändert Resonanzraum:
Der Kehlkopf wird tiefer gestellt
 Erweiterung des Kehlkopfraumes und des Rachens
 spezifische Eigenresonanzen die im besonderen den
Bereich zwischen 2500 bis 3500 Hz verstärken!
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Der Singformant
Singformant
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Die „schöne“ Stimme
Oper, Konzert
Jazz, Rock, Musical
voll, tragend, dunkel
leicht, beweglich, natürlich
uniform
individuell
werkgetreu
gefühlsbetont
Die Liste ist nicht vollständig!
Fazit:
Die Beurteilung einer Stimme wird bis zu einem
gewissen Grad immer subjektiv bleiben!
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Ich danke für Ihre Aufmerksamkeit!
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