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21. Wissenschaftliche Jahrestagung der DGPP

Deutsche Gesellschaft für Phoniatrie und Pädaudiologie

10. bis 12.09.2004, Freiburg/Breisgau

Sängerformanten im Kindes- und Jugendalter?

Vortrag

  • author presenting/speaker Michael Fuchs - Universitätsklinikum Leipzig, Klinik und Poliklinik für HNO-Heilkunde/Plastische Operationen, Abteilung für Phoniatrie und Pädaudiologie, Leipzig, Deutschland
  • author Jürgen Wendler - Berlin, Deutschland
  • author Caterina Gross - Universitätsklinikum Leipzig, Klinik und Poliklinik für HNO-Heilkunde/Plastische Operationen, Abteilung für Phoniatrie und Pädaudiologie, Leipzig, Deutschland
  • author Götz Gelbrich - Koordinierungszentrum für Klinische Studien der Universität Leipzig, Leipzig, Deutschland
  • author Silke Heidemann - Universitätsklinikum Leipzig, Klinik und Poliklinik für HNO-Heilkunde/Plastische Operationen, Abteilung für Phoniatrie und Pädaudiologie, Leipzig, Deutschland

Deutsche Gesellschaft für Phoniatrie und Pädaudiologie. 21. Wissenschaftliche Jahrestagung der DGPP. Freiburg/Breisgau, 10.-12.09.2004. Düsseldorf, Köln: German Medical Science; 2004. Doc04dgppV54

Die elektronische Version dieses Artikels ist vollständig und ist verfügbar unter: http://www.egms.de/de/meetings/dgpp2004/04dgpp83.shtml

Veröffentlicht: 9. September 2004

© 2004 Fuchs et al.
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Zusammenfassung

In der Literatur wird die Existenz von Sängerformanten bei Kindern und Jugendlichen kontrovers diskutiert. Dabei ist zu vermuten, dass diese - ähnlich wie bei Erwachsenen - insbesondere bei sängerisch aktiven, ausgebildeten Singstimmen und hauptsächlich bei männlichen Stimmen nachweisbar sind. Wir untersuchten 148 gesunde Probanden (Alter: 10,5-16 Jahre, mittl. Alter 12,8 +/- 1,6), von denen 82 (50 Knaben, 32 Mädchen) sängerisch aktiv, 66 (39 Knaben, 27 Mädchen) sängerisch nicht aktiv waren. Die Analyse der Formantfrequenzen und -schalldruckpegel erfolgte anhand eines ausgehaltenen Vokals /a/ in der mittleren ungespannten Sprechstimmlage mittels einer Linear-Predictive-Coding-Analyse (MDVP). Es zeigten sich ein 3. Formantbereich bei 2,5-3,5 kHz sowie ein 4. Formantbereich bei 3,4-4,4 kHz, die wir als Sängerformantfrequenzen interpretierten, wobei beim 4. Formant bei Mädchen signifikant höhere Frequenzen auftraten als bei Jungen (p=0,016). Vor der Mutation bestehen in beiden Gruppen geringe Schalldruckpegel in diesen Frequenzbereichen, wobei Jungen tendenziell höhere Schalldruckpegel aufweisen. Nach der Mutation haben die jungen Männerstimmen signifikant (p<0,0001) höhere Pegel als die jungen Frauenstimmen. Außerdem zeigen singende Knaben dann signifikant (p<0,0001) höhere Pegel als nicht singende Jungen. Während Sängerformanten bei Kindern vor dem Stimmwechsel keine Rolle zu spielen scheinen, nutzen sängerisch aktive junge Männerstimmen diese für ihre Klangstrategie.


Text

Einleitung

In der Literatur finden sich nur wenige Angaben über die Existenz von Sängerformanten bei Kindern und Jugendlichen sowie über deren akustische Parameter und Relevanz für die Klangstrategie in diesem Alter. Übereinstimmend werden Frequenzbereiche zwischen 3.000 Hz und 4.000 Hz angegeben [1], [2], wobei zu berücksichtigen ist, dass der Sängerformant bei Erwachsenen insbesondere durch die Clusterung des dritten, vierten und fünften Formanten entsteht [4]. Hohe Schalldruckpegel des Sängerformanten finden sich insbesondere bei sängerisch aktiven, ausgebildeten Singstimmen und sind hauptsächlich bei männlichen Stimmen nachweisbar. Dagegen nutzen Sängerinnen vorwiegend das Formanttuning als Klangstrategie [2], [3], [4]. Es ist bisher unklar, in welchem Maße diese Erkenntnisse auf die Kinder- und Jugendstimme übertragbar sind. Aus methodischer Sicht bestehen außerdem klanganalytische Schwierigkeiten bei der Identifikation der Formantfrequenzen und -schalldruckpegel bei Tönen mit hoher Grundfrequenz in diesem Alter [5].

Es war daher Ziel der vorliegenden Studie, die Frequenzbereiche und Schalldruckpegel dieser Formanten sowie ihre Abhängigkeit von Geschlecht, Alter und sängerischer Aktivität bei Kindern und Jugendlichen zu ermitteln.

Methode

Wir untersuchten 148 gesunde Probanden (Alter: 10,5-16 Jahre, mittleres Alter 12,8 Jahre +/- 1,6) und unterteilten diese in Gruppe A mit 82 Mitgliedern Leipziger Kinder- und Jugendchöre (50 Knaben, 32 Mädchen) und Gruppe B mit 66 sängerisch nicht regelmäßig aktiven Kindern und Jugendlichen (39 Knaben, 27 Mädchen). Als Einschlusskriterium für Gruppe A galt eine regelmäßige, kontrollierte sängerische Aktivität (Gesangsunterricht, Chorsingen, solistisches Singen) über den Musikunterricht hinaus für mehr als 3 Monate. Bei allen Probanden wurden eine komplette HNO-Untersuchung incl. Videolaryngostroboskopie sowie eine auditive Stimmbeurteilung durchgeführt. Für die akustischen Analysen der Formantfrequenzen und -schalldruckpegel verwendeten wir digitale Aufnahmen eines mindestens 5 Sekunden ausgehaltenen, in mittlerer Lautstärke gesungenen Vokals /a/ in der zuvor bestimmten mittleren ungespannten Sprechstimmlage. Zunächst erfolgte mit Multi Speech Model 3700 (Kay Elemetrics) die Darstellung der Teiltonstruktur im Spektrogramm und anschließend die Überlagerung einer Linear-Predictive-Coding-Analyse, in deren Kurvenverlauf die beiden Vokalformanten sowie der 3. bis 5. Formant identifiziert wurden. Außerdem bestimmten wir die Schalldruckpegel und deren Bandbreiten für jeden einzelnen Formanten. Die statistische Auswertung wurde mit dem Programm SPSS 11.0.1 vorgenommen.

Ergebnisse

In allen untersuchten Stimmanalysen konnten eindeutig beide Vokalformanten sowie ein 3. (2,5-3,5 kHz) und 4. Formantbereich (4-4,4 kHz) identifiziert werden. Dagegen war ein 5. Formantbereich lediglich in vier Fällen als doppelgipfliger Verlauf des 4. Formanten nachweisbar. Während sich die Frequenzbereiche des dritten Formanten weder geschlechtsspezifisch noch hinsichtlich der sängerischen Aktivität unterschieden, traten beim 4. Formant bei den Mädchen signifikant höhere Frequenzen auf als bei Jungen (p=0,016). Dieser Unterschied fiel insbesondere bei den Chormädchen auf [Abb. 1].

Die Schalldruckpegel des 3. und 4. Formanten zeigten vor dem Stimmwechsel in beiden Geschlechtern und beiden Gruppen geringe Werte, wobei Jungen tendenziell höhere Schalldruckpegel als Mädchen aufwiesen. Nach der Mutation hatten die jungen Männerstimmen signifikant (p<0,0001) höhere Pegel als die jungen Frauenstimmen. Außerdem zeigen singende Knaben dann signifikant (p>0,0001) höhere Pegel als nicht singende Jungen [Abb. 2].

Diskussion

Die vorliegenden Ergebnisse weisen darauf hin, dass der Sängerformant bei Jungen und Mädchen vor der Mutation als Klangstrategie keine Rolle zu spielen scheint. Allerdings weisen Jungen schon vor der Mutation tendenziell höhere Sängerformant-Schalldruckpegel auf als Mädchen. Nach der Mutation wird dieser Geschlechterunterschied noch deutlicher: Die jungen Männerstimmen haben höhere Pegel als die jungen Frauenstimmen. Nach der Mutation unterscheiden sich auch die singenden von den nicht singenden Jungen signifikant: Bei den jungen ausgebildeten Männerstimmen ist der Sängerformant deutlicher messbar.

Eine mögliche Ursache für die geringen Schalldruckpegel der Sängerformanten vor der Mutation könnte in der geringen Amplitude der entsprechenden Partialtöne des Primärschalls bei Kindern liegen [3]. Es ist zu vermuten, dass das Angebot an Partialtönen zwischen 2.500 Hz und 4.400 Hz erst nach dem Stimmwechsel ausreichend groß ist, da insbesondere bei Knaben das Wachstum des Kehlkopfes und des gesamten Stimmapparates einen positiven Effekt auf die Leistungsparameter und den Primärschall der jungen Stimme ausübt.

Außerdem sind Kinder und Jugendliche mit zunehmendem Alter besser in der Lage, eine resonatorische Überformung des Primärschalls gesangstechnisch zu realisieren.

Weiterhin ist zu überprüfen, ob Kinder vor dem Stimmwechsel in den Stimmgattungen Sopran und Alt Klangstrategien verwenden, die eher den weiblichen Erwachsenenstimmen entsprechen (Formant-Tuning).


Literatur

1.
Biesalski P, Frank F (Hrsg) Phoniatrie und Pädaudiologie. 2. Auflage, Stuttgart, New York: Thieme, 1994; S. 281-282
2.
Seidner W, Wendler J Die Sängerstimme. 1. Auflage, Berlin: Henschelverlag Kunst und Gesellschaft, 1982; S. 136-138
3.
Sundberg J (1974) Articulatory interpretation of the "singing formant". JASA 55:838-44
4.
Sundberg J Die Wissenschaft von der Singstimme. 1. Auflage, Orpheus, Bonn, 1997; S.163-64
5.
White P (1999) Formant frequency analysis of children's spoken and sung vowels using sweeping fundamental frequency production. J Voice 13(4):570-82