Looking variation and change in the mouth: developing the sociolinguistic potential of Ultrasound Tongue Imaging.

EdinburghThe central goal of this project is to meet a pressing need: to enable the investigation of how speakers from anywhere on a socio-dialectal spectrum physically articulate speech.caslESRC Project RES-000-22-2032pub2011pu

Ressonância magnética no estudo da produção do português europeu

Mestrado em Ciências da Fala e da AudiçãoA Ressonância Magnética (RM) é um método de imagem extremamente valioso na prática clínica e tem vindo a ser utilizado, nos últimos anos, em estudos de produção de fala. O facto de não utilizar radiações ionizantes, sendo considerado um método de aquisição relativamente inócuo, em conjunto com a sua capacidade multiplanar, boa resolução a nível de tecidos moles e possibilidade de modulação 3D, faz da RM um dos métodos mais promissores para obtenção de dados na área das Ciências da Fala. Existe já um vasto número de estudos com RM, para diversas línguas, mas este tipo de informação é ainda muito escassa para o Português Europeu. Este estudo com RM teve como principais objectivos a obtenção de uma base de dados relativa aos diversos sons do PE, mediante a aquisição de imagens relativas a produções estáticas (2D e 3D) e produções dinâmicas recorrendo a aquisição de imagem em tempo real. Foi também objectivo deste trabalho a validação de um método de aquisição de imagem (aquisição 3D). As imagens obtidas no corpus 2D permitiram obter as configurações do tracto vocal no plano sagital para grande parte dos sons do PE, incluindo todos os sons nasais, com uma resolução espacial e relação SNR que permitiu observar com nitidez a maior parte dos articuladores, extrair contornos e parâmetros articulatórios, e observar efeitos de coarticulação em oclusivas e fricativas. Da aquisição 3D, foram obtidas funções de área, parâmetros quantitativos como a abertura nasal, coeficiente de abertura do velo (CAV) e área da cavidade faríngea para vogais nasais, orais e consoantes nasais do PE. As imagens em tempo real, obtidas com uma velocidade de 5 frames/s, permitiram obter informação preliminar relativa à dinâmica dos articuladores durante a produção de fala. Os dados obtidos com este trabalho permitiram também o desenvolvimento de ferramentas de segmentação semi-automáticas fundamentais para a extracção de informação das imagens RM. ABSTRACT: Magnetic Resonance Imaging is a powerful diagnostic tool and has been used successfully to acquire information in speech production studies. Because it does not use ionising radiation, being considered a safe imaging technique, together with its multiplanar capability, good contrast resolution of soft tissues as well as the possibility of 3D modelling, makes MRI one of the most promising imaging methods in the area of speech research. There are several MRI speech production studies, for different languages, but there is not a systematic study for European Portuguese using MRI. The main goal of this study was to acquire a MRI database relative to European Portuguese sounds. This database included images relative to static productions (2D and 3D) as well as images obtained from dynamic productions during real time acquisition. 2D images allowed to get the configurations of the vocal tract in the mediosagittal plan for a vast part of the EP sounds, including all nasal sounds, with a SNR and spatial resolution that allowed (1) to observe with clearness most of the articulators, (2) to extract contours and articulatory parameters, and (3) to observe coarticulatory effects in stops and fricatives. From 3D acquisition, area functions were obtained together with some quantitative parameters such as nasal opening, Velum Port Opening Quotient (VPOQ) and pharyngeal areas, both for nasal and oral vowels and nasal consonants of EP. Real time images, obtained with a frame rate of five frames per second, allowed to get some (preliminary) information on the dynamics of the articulators (mainly tongue movements) during speech production. The database, obtained with this work, allowed the development of semiautomatic tools of segmentation for the extraction of information from MR images

Articulation of the Japanese Moraic Nasal: Place of Articulation, Assimilation, and L2 Transfer

The moraic nasal /N/ in Japanese has been transcribed in multiple ways, but very few studies have examined its articulation. The nature of its assimilation has often been described in phonology, but again, very few articulatory investigations have been conducted. Also, while a first language (L1) effect on second language (L2) production has been discussed for some phonemes, there is no good research on the effect of Japanese /N/ on L2 English syllable-final nasals. This dissertation investigates the articulation of the moraic nasal /N/ in Japanese using an ultrasound articulatory imaging technique to assess 1) its place of articulation, 2) patterns of place assimilation to the following segment, and 3) the effect of L1 /N/ on L2 English syllable-final nasal production. Eight native speakers of Japanese participated. Their productions of Japanese words and English words were analyzed acoustically and articulatorily. The results showed that the place of articulation for utterance-final /N/ following the vowel /a/ varied across native speakers of Japanese from alveolar to uvular, which is compatible with previous descriptions of /N/ in intervocalic position. Patterns of place assimilation of the moraic nasal to a following segment were not always categorical, and a gesture for the target of the moraic nasal, while varying among individuals, sometimes remained depending on the phonological environments. This suggests that the assimilation takes place not only at the phonological level but also at the phonetic level, even if the assimilation is considered to be obligatory. An effect of L1 /N/ on the production of word-final nasals in L2 English was observed, although the degree of the effect varied across speakers. In conclusion, these findings enhance our understanding of the articulatory characteristics of the moraic nasal /N/ in Japanese, providing a firmer basis for phonological and phonetic arguments. The findings should also encourage further investigation and discussion of the phonological and phonetic behavior of /N/

A utilização da ressonância magnética na caracterização funcional da fala

Documento confidencial. Não pode ser disponibilizado para consultaTese de Programa Doutoral. Engenharia Biomédica. Universidade do Porto. Faculdade de Engenharia. 201

An experimental study of coarticulation in american english V+/l/ and V+/r/ sequences

Aquesta tesi doctoral presenta un estudi experimental sobre la coarticulació en seqüències de V+/l/ i V+/r/ en posició final en paraules tòniques monosil·làbiques de l'anglès americà. Els detalls d'aquest procés coarticulatori entre vocal i consonant s'investiguen amb l'objectiu de contribuir a una millor comprensió de la naturalesa fonètica i fonològica d'aquestes seqüències. Els treballs existents sobre aquest fenomen han donat explicacions fonològiques en termes d'inserció o epèntesi segmental i s'han limitat a estudiar un grup de vocals reduït. L'estudi que es presenta en aquesta tesi es proposa mostrar que les transicions entre vocal i consonant són en realitat el resultat d'un procés de coarticulació que està present en totes les vocals de la llengua. Amb aquesta finalitat, dues variables, velocitat de la parla i context, s'han tingut en compte i s'han obtingut dades de sis parlants natius d'anglès americà. El paper de la velocitat de la parla i el context s'ha determinat mitjançant l'observació de la variabilitat de la durada i l'espectre a la vocal i a la transició, així com comparant els valors de durada i espectre a la vocal i a la transició en diferents velocitats (lenta i ràpida) i contextos (per cada una de les seqüències de V+/l/ i V+/r/). Els resultats obtinguts demostren no només l'existència de processos coarticulatoris en tots els contextos, sinó que també mostren la naturalesa i l'abast de la coarticulació entre vocal i consonant en les seqüències de V+/l/ i V+/r/. Concretament, aquestes dades mostren les característiques de durada i espectre tant de la vocal com d'un element de naturalesa dinàmica en les transicions entre vocals i consonants, la presència del qual s'entén en relació a la vocal. L'elevada variabilitat que es pot observar en aquest element transitori en funció del context i, sobretot, de la velocitat de la parla s'interpreta com a demostració que la transició és el resultat d'un procés de coarticulació i no pas d'inserció o epèntesi.Esta tesis doctoral presenta un estudio experimental sobre la coarticulación en secuencias de V+/l/ i V+/r/ en posición final en palabras tónicas monosilábicas del inglés americano. Los detalles de este proceso coarticulatorio entre vocal y consonante se investigan con el objetivo de contribuir a una mejor comprensión de la naturaleza fonética y fonológica de estas secuencias. Los trabajos existentes sobre este fenómeno han aportado explicaciones fonológicas en términos de inserción o epéntesis segmental y se han limitado a estudiar un grupo reducido de vocales. El estudio que aquí se presenta pretende mostrar que las transiciones entre vocal y consonante son en realidad el resultado de un proceso de coarticulación que está presente en todas las vocales de la lengua. Para ello se utilizaron dos variables, la velocidad del habla y el contexto, y se obtuvieron datos de seis hablantes nativos de inglés americano. El papel de la velocidad del habla y el contexto se ha determinado mediante la observación de la variabilidad de la duración y el espectro en la vocal y en la transición, así como comparando los valores de duración y espectro en la vocal y en la transición en diferentes velocidades (lenta y rápida) y contextos (para cada una de las secuencias de V+/l/ y V+/r/). Los resultados obtenidos demuestran no solo la existencia de procesos coarticulatorios en todos los contextos sino que también muestran la naturaleza y la extensión de la coarticulación entre vocal y consonante en las secuencias de V+/l/ y V+/r/. Específicamente, estos datos muestran las características de duración y espectro tanto de la vocal como de un elemento de naturaleza dinámica en las transiciones entre vocales y consonantes cuya presencia se entiende en relación a la vocal. La alta variabilidad que se puede observar en este elemento transitorio en función del contexto y, sobre todo, de la velocidad del habla se interpreta como demostración de que la transición es el resultado de un proceso de coarticulación y no de inserción o epéntesis.This dissertation presents an experimental study of coarticulation in final V+/l/ and V+/r/ sequences in American English stressed monosyllables. The details of the VC coarticulatory processes are investigated in an attempt to contribute to a better understanding of the phonetic and phonological nature of these sequences. Previous accounts of this phenomenon provided phonological explanations in terms of segmental insertion or epenthesis and were limited to a small set of vowels. The present study sets out to show that VC transitions are best understood as the result of a phonetic process of coarticulation which is present in all the vowels of the language. For this purpose, two variables, speaking rate and context, were manipulated and acoustic data were obtained from six native speakers of American English. The roles of speaking rate and context are determined by looking into the durational and spectral variability in the vowel and the transition as well as by comparing durational and spectral values in the vowel and the transition across different speaking rates (i.e., slow and fast) and contexts (i.e., each of the vowels in the V+/l/ and V+/r/ sequences). The results not only provide evidence of the existence of such coarticulatory processes in all contexts, but they also reveal the nature and extent of VC coarticulation in V+/l/ and V+/r/ sequences. In particular, these data show the durational and spectral characteristics of both the vowel and a dynamic vocalic element in the VC transition whose presence is explained in relation to the vowel. The high variability observed in the transitional element as a function of context and, especially, rate is taken as evidence that the transition is the result of a process of coarticulation rather than insertion or epenthesis

Caracterização acústica das consoantes líquidas do Português Europeu

Tese de doutoramento, Linguística (Diagnóstico e Intervenção), Universidade de Lisboa, Faculdade de Letras e Faculdade de Medicina, 2015O principal objectivo desta investigação é o de contribuir com dados empíricos para a caracterização acústica das consoantes líquidas do Português Europeu (PE). Apesar de este ser um tópico de estudo frequente em diversas línguas (Ladefoged & Maddieson, 1996; Recasens, 2012a), a generalidade dos trabalhos desenvolvidos para o PE incidem sobretudo sobre as líquidas laterais (Andrade, 1998, 1999; Marques, 2010; Monteiro, 2012; Oliveira, Martins, Teixeira, Maques, & Sá-Couto, 2011; Teixeira et al., 2012; entre outros), sendo que não são conhecidos estudos que contemplem os vários segmentos que integram a classe das líquidas (laterais e vibrantes). Foram gravadas e analisadas 2750 produções de 10 indivíduos adultos. Todos os participantes são falantes monolingues do PE, variante do sul do país, não apresentam historial de alterações de fala e/ou linguagem, nem de alterações auditivas. O conjunto de palavras reais utilizadas na recolha dos dados apresenta as seguintes características: palavras trissilábicas; padrão acentual paroxítono; as consoantes líquidas ocupam a sílaba média da palavra em ataque simples, ataque ramificado e coda e a vogal nuclear varia entre as sete vogais orais /i, e, ɛ, u, o, ɔ, a/. Os dados foram recolhidos no Laboratório de Audição e Terapia da Fala da Universidade do Algarve, numa cabine insonorizada, utilizando um microfone omnidireccional. O sinal acústico foi gravado a 16 bits e com uma frequência de amostragem de 44100 Hz, utilizando o software Audacity 2.0. A anotação do sinal acústico foi efetuada a partir da utilização do software Praat 5.3.30 (Boersma, 2001) e de acordo com métodos propostos por diversos autores. Todos os dados foram exportados para o SPSS 17.0, para a realização da análise estatística. Os resultados obtidos no presente estudo mostram, globalmente, que os segmentos pertencentes à classe das líquidas distinguem-se por intermédio de diversas propriedades acústicas, designadamente a frequência de F1, F2, F3, duração da líquida, duração da transição de F2 e declive da transição de F2, que sofrem influência, quer da posição silábica, quer do contexto vocálico adjacente, mas também das características individuais do falante. Quanto aos aspetos em comum, estes segmentos parecem partilhar, essencialmente, características no domínio espectral. As principais conclusões do estudo são as seguintes: i) Variabilidade de realizações fonéticas para os vários elementos constituintes da ii) segmentos com menor duração em ataque ramificado; iii) em coda, a lateral [l] apresenta valores de frequência de F1 significativamente mais elevados do que o observado para as demais posições silábicas; iv) para os valores de frequência de F2 de [l], não existem diferenças importantes entre posições silábicas perante vogais posteriores. Já para [ɹ], os valores de F2 são menores em ataque ramificado; v) quanto a F3, os valores de [l] são mais elevados em coda do que para as posições de ataque simples e ramificado. Os valores de [ɹ] são inferiores em ataque ramificado. A partir das conclusões apresentadas em iii), iv) e v), é reforçado o maior grau de velarização de [l] em coda. O declive da transição de F2 é também uma medida acústica importante para explicar o fenómeno de velarização da lateral alveolar /l/. São ainda apresentadas contribuições do estudo no âmbito do desenvolvimento típico e atípico dos sons da fala, designadamente a importância de considerar o contexto vocálico como uma variável clínica relevante. É também salientada a importância das características individuais do falante quer no processo de aquisição, quer no decurso do processo de intervenção terapêutica. classe das líquidas; ii) segmentos com menor duração em ataque ramificado; iii) em coda, a lateral [l] apresenta valores de frequência de F1 significativamente mais elevados do que o observado para as demais posições silábicas; iv) para os valores de frequência de F2 de [l], não existem diferenças importantes entre posições silábicas perante vogais posteriores. Já para [ɹ], os valores de F2 são menores em ataque ramificado; v) quanto a F3, os valores de [l] são mais elevados em coda do que para as posições de ataque simples e ramificado. Os valores de [ɹ] são inferiores em ataque ramificado. A partir das conclusões apresentadas em iii), iv) e v), é reforçado o maior grau de velarização de [l] em coda. O declive da transição de F2 é também uma medida acústica importante para explicar o fenómeno de velarização da lateral alveolar /l/. São ainda apresentadas contribuições do estudo no âmbito do desenvolvimento típico e atípico dos sons da fala, designadamente a importância de considerar o contexto vocálico como uma variável clínica relevante. É também salientada a importância das características individuais do falante quer no processo de aquisição, quer no decurso do processo de intervenção terapêutica.The main purpose of this study is to contribute to empirical data for the acoustic characterisation of European Portugues (EP) of liquid consonants. Althought this is a frequent topic of study in several languages (Ladefoged & Maddieson, 1996; Recasens, 2012a), the majority of the research done in EP has focused on lateral consoants (Andrade, 1998, 1999; Marques, 2010; Monteiro, 2012; Oliveira, Martins, Teixeira, Maques, & Sá- Couto, 2011; Teixeira et al., 2012; among others), and little is known about laterals and rhotics as a class. Data were collected from 10 adults. They were all monolingual speakers of European Portuguese, south variant, and none had history of speech and/or language disorders. The set of real words selected for data collection had the following characteristics: trissyllabic words; paroxytone stress pattern; the lateral /l/ occupied the middle word in onset; complex onset and coda positions; the nuclear vowel varied between seven oral vowels /i, e, ɛ, u, o, ɔ, a/. The speakers produced 2750 utterances. Data were recorded at the University of Algarve, in a sound proof booth, using a omnidirectional microphone. The acoustic signal was recorded at 16 bits and a sampling frequency of 44100 Hz, using Audacity 2.0. The annotation of the acoustic signal was performed using Praat 5.3.30 (Boersma, 2001) and according to methods proposed by several authors. All data were exported to SPSS 17.0, for statistical analysis. The results obtained in this study show that liquid consonants are distinguished by several acoustical properties, particularly the frequency F1, F2, F3, the durantion of liquid consonant, the duration of the slope of the F2 transition and the slope of the F2 transition, which are influenced by either the syllabic position or the adjacent vowel context and the individual characteristics of the speaker. The segments seem to share essentially spectral characteristics. The main conclusions of this research are the following: i) Liquid consonants demonstrate greater phonetic variability; ii) Liquid consoants are shorter in complex onset; iii) For [l], first formant (F1) frequency values are significantly higher in coda than in others syllabic positions; For [l], second formant (F2) frequency values are not important differences between syllabic positions in back vowel contexts. For [ɹ], F2 frequency values are lower in complex onset; v) For [l], third formant (F3) frequency values are higher in coda than in onset e complex onset positions. For [ɹ], F3 frequency values are lower in complex onset; From the conclusions presented in iii), iv) e v) the highest degree of velarisation of [l] in coda is reinforced. The slope of F2 transition is also an important measure for explaining the velarisation of alveolar lateral /l/. They are also presented contributions of the study for typical and atypical development of speech sounds, namely the importance of the vowel context in clinical practice. It also shows the importance of individual characteristics of speakers in the process of speech and language acquisition and during the clinical intervention process