Kategorier
Akustik

Hvorfor giver helium lys stemme? En teknisk forklaring

Jeg havde for noget tid siden et indlæg om hvorfor man får lysere stemme af at inhalere helium. Årsagen er, som jeg skriver, at lyd bevæger sig hurtigere i helium, men det er ikke meget af en forklaring. Her er derfor en lidt mere teknisk forklaring.

Hvis vi regner med at talekanalen er et 17 cm langt jævnt rør, og tager udgangspunkt i en neutral talekanalkonfiguration, svarende til vokalen [ə], vil lydbølger med en amplitude ved 17 cm blive forstærket, dvs. bølger med bølgelængde (λ) på 68 cm, 22,7 cm, 13,6 cm osv. (17/((2*n-1)*0,25) cm). Det skyldes at luftmolekylerne i den luftsøjle der er i talekanalen, har mere bevægelsesfrihed ved rørets udmunding end i bunden af røret.

I almindelig atmosfærisk luft rejser lyden med ca. 340 meter i sekundet. Ved en tone på 340 Hz er λ = 1 meter. Hvis talekanalen er fyldt med atmosfærisk luft, vil en lydbølge med λ = 68 cm have en frekvens på 500 Hz (34.000/68 Hz). Overtoner omkring 500 Hz vil derfor blive forstærket (ligeledes frekvenser på 1500, 2500, 3500 Hz osv.)

I helium rejser lyden hurtigere, nemlig med ca. 1000 m/s. Hvis talekanalen er fyldt med helium, vil en lydbølge med λ = 68 cm således have en frekvens på 1500 Hz i stedet for 500 Hz. I helium er resonansfrekvenserne i en resonator således højere end i atmosfærisk luft. Det giver indtrykket af en lysere stemme.

Reelt fylder man dog ikke munden 100 % med helium, så effekten er noget mindre end dette. Et studie viser at resonanserne kun hæves i omegnen af 20-30 %. Det afhænger selvfølgelig af mængden af helium i talekanalen.

At lyden bevæger sig hurtigere har samme effekt på resonansfrekvenserne som hvis man forkortede talekanalen (om man løber dobbelt så hurtigt eller halvt så langt, har samme effekt på hvor hurtigt man gennemfører et løb). Børn har en kortere talekanal end voksne, så derfor lyder stemmen mere barnlig når man indånder helium.

I sulfurhexaflourid rejser lyden med 150 m/s. En lydbølge med en λ = 68 cm har i her således en frekvens på 220 Hz. I sulfurhexaflourid sænkes resonansfrekvenserne altså, hvilket giver indtryk af en stemme tilhørende et væsen med usædvanlig lang talekanal.

Grundtonen bestemmes af stemmelæbesvingningerne, som bestemmes af luftgennemstrømningen i glottis og muskelspændingen i stemmelæberne. Begge faktorer er upåvirkede af gasarten i lungerne (jeg antager at det subglottale tryk er det samme uanset om man indånder helium eller almindelig luft). Man kan naturligvis forstærke effekten af heliumstemme ved at hæve grundtonen.

At inhalering af helium giver en lysere stemme skyldes altså at lyd rejser hurtigere i helium, hvilket resulterer i højere resonansfrekvenser, uden at det i sig selv har en effekt på grundtonen.

Bemærkninger

Lydens hastighed og talekanalens længde varierer. Værdierne er valgt for at give nogle bekvemme runde tal. Talekanalen er også kun tilnærmelsesvis er et jævnt rør.

  • Lydens hastighed i tør luft er 331 m/s ved 0 °C. En hastighed på 340 m/s svarer til omkring 15 °C.
  • Lydens hastighed i helium er 972 m/s ved 0 °C.
  • Lydens hastighed i sulfurhexaflourid er 146 m/s ved 0 °C.
  • I fugtig luft og højere temperatur stiger hastigheden.

(Kilder: http://en.wikipedia.org/wiki/Sulfur_hexafluoride, http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/sound/souspe.html)

Kategorier
Eksotiske lyde Fonologi Konsonanter Vokaler

Slappe y'er og ustemte l'er – i islandsk og dansk

Der er vist ikke den sprogblog der i den sidste tid ikke har haft Eyjafjallajökull oppe at vende, lige bortset fra, indtil nu, denne blog. Jeg vil nøjes med en henvisning til Language Log og Sprogmuseets behandling af emnet – der er rigeligt med links til at surfe videre derfra. Der er naturligvis fokus, fra sproglig side, på hvordan mange udtaler Eyjafjallajökull, og hvordan det så udtales rigtigt af en rigtig islænder.

Nu er der jo ikke noget overraskende i at ikke-indfødte talere kan have svært ved at udtale nogle ting på så eksotiske sprog som fx islandsk, men er det nu så eksotisk igen?

Wikipedias IPA-transskription af Eyjafjallajökull er [ˈɛɪjaˌfjatlaˌjœːkʏtl̥]. De fra et dansk synspunkt mest usædvanlige lyde i denne sammenhæng er det slappe y [ʏ], som på sprogmuseet beskrives som en mellemting mellem y og u, og så det ustemte l [l̥]. Resten af lydene svarer nogenlunde til de danske lyde.

Men det slappe y og det ustemte l er ikke så fremmedartede igen. Vi har dem faktisk i dansk i forvejen, men kun som varianter af andre fonemer i meget specifikke lydlige sammenhænge. Det gør at vi ikke umiddelbart er bevidste om de findes som sproglyde, og medmindre vi bliver bevidstgjorte om det, har vi svært ved at udtale lydene i andre sammenhænge.

Slapt y

Det slappe y [ʏ] findes som en variantudtale af schwa efter et [y] i foranstående stavelse som i hygge, lytte, hylde [hygʏ lydʏ hylʏ]. Udtalen af schwa koordineres kraftig med vokalen i foranstående stavelse, og bliver altså tilnærmet [y] i denne kontekst, svarende til [ʏ].

Fremskydning og hævning af schwa fremmes i øvrigt hvis de omkringstående konsonanter har høj tungestilling, hvilket fx gælder /k/, så Pakistan og pakkestand (hvad det så end er) ofte udtales tilnærmelsesvis ens. Således kan ASCII-sky og askesky også blive homonymer.

I Eyjafjallajökull er det slappe [ʏ] netop efter et [k], men vokalen i foranstående stavelse er ikke [y] men [œ] som i høne. Hvis man dog lader som om at det var et [y], burde man ikke have problemer med det slappe [ʏ] der følger efter.

Ustemt l

Hvad så med det ustemte l i slutningen af ordet? Faktisk har vi masser af ustemte l‘er i dansk. De findes bare stort set kun efter [p] og [k] i fx plade og kladde. Vi tænker ikke på dem som ustemte l’er – vi tænker på det som en egenskab ved [p] og [k], men ustemtheden i l er faktisk det der primært adskiller plade og kladde fra hhv. blade og glade.

Mange danskere er også tilbøjelige til at udtale et ustemt l hvis de bliver tvunget til at udtale de besyndelige imperativformer af ord som cykle, hutle, kniple osv.: cykl! hutl! knipl! [sygl̥ hudl̥ knebl̥]. Det sker i øvrigt for at overholde sonoritetsprincippet som siger at en konsonant der er fjernere fra stavelsens kerne skal være mindre sonor end en konsonant der er tættere på stavelsens kerne.

Såå, det burde ikke være så svært at sige Æjafjatlajøketl, vel?

Kategorier
Fonologi Udtale

Stavelsestab og ordfrekvens

Jeg har lovet at sige noget mere om stavelsestab i dansk. Det er noget jeg kommer til at sige mere om med tiden, men lige nu handler det om sammenhængen mellem stavelsestab og ordfrekvens: Er det mere almindeligt at stavelser droppes i hyppige ord end i sjældne ord?

Ordfrekvens spiller ofte en rolle for fonologiske reduktioner. I fx modalverber som kan, skal, vil som vi bruger hele tiden, bliver sidste konsonant ofte helt droppet: ka’, ska’, ve’. Ligeledes bliver hele sidste stavelse droppet i give, tage, lade, blive, skulle, kunne så det bliver til ha’, gi’, ta’, la’, bli’, sku’, ku’. Det sker ikke i sjældnere ord. Spise og sove, som er mere situationelle verber, bliver fx ikke til spi’ og so’.

At der er en sammenhæng mellem ordfrekvens og visse reduktionsfænomener, er vist i mange tilfælde, (se fx Bybee 2001). Spørgsmålet er om ordfrekvens spiller en rolle for stavelsestab i dansk spontantale.

Jeg har kigget i DanPASS-korpusset efter ord der er noteret med tab af en eller flere stavelser. Stavelsestab skal i denne sammenhæng forstås som at antallet af stavelser i ordet er reduceret ift. den fulde form. Det kan enten ske ved at en vokal bliver desyllabificeret, dvs. mister det stavelsesbærende træk og bliver en halvvokal, fx [kiˈʌsg] → [ˈkjʌsg] kiosk, eller ved at et stavelsesbærende segment (og evt. flere nabolyde) helt droppes, fx [ˈsʌdan ed] → [ˈsned] sådan et.

Her er de 20 ord der hyppigst er annoteret med stavelsestab (kun DanPASS-dialogerne er medregnet) med angivelse af hvor ofte de er annoteret med stavelsestab/hvor mange gange de i alt forekommer*, jeg har også givet en slags gennemsnitlig lydskrift så man kan se hvilken stavelse der droppes (alle udtalerne kan nu ses i udtaleordbogen):

Drop / total Ord Lydskrift
216 / 293 ikke eg̊ə ~ eg̊
200 / 392 lige liːi ~ liː
186 / 366 sådan sʌd̥n̩ ~ sʌn
93 / 162 sige siːi ~ siː
80 / 121 noget nɔːð̩ ~ nɔːð
77 / 86 nogle noːn̩ ~ noːn
63 / 78 jernbaneoverskæring ˈjæɐ̯nb̥æːnəɒʊ̯ɐsg̊æɐ̯ˀeŋ ~ ˈjæɐ̯nb̥æːnɒʊ̯ɐsg̊æɐ̯ˀeŋ
57 / 64 skulle sg̊ulə ~ sg̊u
40 / 56 også ʌsə ~ ʌs
39 / 70 være væːɐ ~ væɐ̯
35 / 55 bare b̥ɑːɑ ~ b̥ɑː
30 / 50 gået g̊ɔːð̩ ~ g̊ɔːð
30 / 57 længere lɛŋɐɐ ~ lɛŋɐ
29 / 70 jamen jamm̩ ~ jam
29 / 32 siger siːɐ ~ siɐ̯
29 / 61 stykke sd̥øg̊ə ~ sd̥øg̊
29 / 33 væltede vɛld̥ð̩ð̩ ~ vɛld̥ð̩
26 / 51 oppe ʌb̥ə ~ ʌb̥
25 / 25 parkerede pʰɑˈkʰeːˀɐð̩ ~ pʰɑˈkʰeːˀɐð
24 / 72 meget mɑːð̩ ~ mɑð

Som man kan se er der mange meget hyppigt forekommende ord i denne liste, såsom ikke, lige, sådan, nogle, men det skyldes selvfølgelig først og fremmest at de er hyppige, og derfor har mulighed for at blive talt med mange gange. Det man skal kigge på, er imidlertid tilbøjeligheden til reduktion sammenlignet med hyppighed. Her viser tallene ret tydeligt at højfrekvente ord ikke er mere tilbøjelige til stavelsestab end lavfrekvente.

Især ordet jernbaneoverskæringen er meget tilbøjeligt til at tabe nogle stavelser – der er selvfølgelig også mange at tage af – men det kan bestemt ikke siges at være et almindeligt ord. Det er et blot et ord der forekommer ofte i DanPASS-korpusset, fordi informanterne sidder og snakker om landskabsgenstande på nogle kort, hvor jernbaneoverskæringen er en af dem.

Ordene væltede og parkerede er også en del af landskabsgenstandene væltet stengærde og parkeret lastbil og altså generelt nogen meget situationelle ord. Alligevel smider de en stavelse  i 88-89 % af forekomsterne.

Hvilke stavelser droppes?

Groft sagt kan et hvilket som helst schwa droppes, men de fonetiske kontekster som er mest tilbøjelige til stavelsestab er der hvor vi har to stavelsesbærende vokoider i træk, fx [ð̩ð̩ ɐɐ ɐð̩ iːɐ æːʊ ɑːɪ] osv. uanset hvor hyppigt forekommende det ord de optræder i ellers er, og uanset om der er tale om underliggende schwa eller ej. Dette gælder også hen over ordgrænser. Stavelsestab er især almindeligt i kombinationer af ubetonede småord som du en, på et, skal jeg der bliver til [dun pɔd sgja].

Omvendt droppes stavelser sjældent hvis de er omgivet af kontoider. Vi kan ikke droppe schwa i katten, bussen, gammel osv. Således vil det er kun ofte udtales [de ˈkɔn] mens den er kun som regel udtales [dɛn a ˈkɔn], på trods af at den og det er omtrent lige hyppige. Det er mao. den fonologiske struktur der er afgørende for stavelsestab og ikke ordfrekvens. Dette er uligt fx engelsk hvor not og is bliver til -n’t og -‘s uanset omgivelser, fx can’t, won’t, it’s, that’s.

Dermed er ikke sagt at den fonologiske struktur gør det alene. Hvis det var tilfældet, ville alle stavelser af denne struktur blive droppet, og det gør de ikke. Der må altså være andre faktorer der spiller en rolle for stavelsestab. Hvilke faktorer der er på spil, vil jeg forhåbentlig kunne sige meget mere om på et senere tidspunkt.

Universalier

Der er en meget stærk tendens i verdens sprog til at stavelser adskilles af konsonanter. Den vokoide struktur som er karakteristisk for moderne dansk, hvor vi kan have mange vokaler i træk, er altså meget usædvanlig. Når stavelser især droppes i disse vokoide omgivelser, kunne det tyde på at vi, hvad der så end er årsagen, er på vej mod en universelt set mere normal stavelsesstruktur.

Noter

* Jeg har kun talt forekomster hvor de optræder som segmenterede ord. Forekomster hvor man ikke akustisk kan sætte en grænse mellem ordene, er ikke talt med. Det gælder typisk tilfælde hvor et ord slutter på en vokal, og næste ord start på en vokal, fx til et [ted], her kan man ikke meningsfuldt afgøre om der er til eller et der mister en stavelse.

** Nogle udtales i (næsten) alle tilfælde som nogen. Læs mere om nogen og nogle.

216 / 293 ikke eg̊ə ~ eg̊
200 / 392 lige liːi ~ liː
186 / 366 sådan sʌd̥n̩ ~ sʌn
93 / 162 sige siːi ~ siː
80 / 121 noget nɔːð̩ ~ nɔːð
77 / 86 nogle noːn̩ ~ noːn
63 / 78 jernbaneoverskæring
57 / 64 skulle sg̊ulə ~ sg̊u
40 / 56 også ʌsə ~ ʌs
39 / 70 være væːɐ ~ væɐ̯
35 / 55 bare b̥ɑːɑ ~ b̥ɑː
30 / 50 gået g̊ɔːð̩ ~ g̊ɔːð
30 / 57 længere lɛŋɐɐ ~ lɛŋɐ
29 / 70 jamen jamm̩ ~ jam
29 / 32 siger siːɐ ~ siɐ̯
29 / 61 stykke sd̥øg̊ə ~ sd̥øg̊
29 / 33 væltede vɛld̥ð̩ð̩ ~ vɛld̥ð̩
26 / 51 oppe ʌb̥ə ~ ʌb̥
25 / 25 parkerede pʰɑˈkʰeːˀɐð̩ ~ pʰɑˈkʰeːˀɐð
24 / 72 meget mɑːð̩ ~ mɑð