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Dissertation

Autor(en): Riccardo Zaccarelli
Titel: Mathematical modelling of sound production in birds
Gutachter: Hanspeter Herzel; Isao Tokuda; David Berry
Erscheinungsdatum: 25.08.2009
Volltext: pdf (urn:nbn:de:kobv:11-100202117)
Fachgebiet(e): Biowissenschaften, Biologie
Schlagwörter (ger): Syrinx, Oberwelle, Zwei-Masse Modell, neuromuskuläre Kontrolle
Schlagwörter (eng): syrinx, harmonic overtones, two-mass model, neuromuscular control
Einrichtung: Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I
Lizenz: Namensnennung - Keine kommerzielle Nutzung - Weitergabe unter gleichen Bedingungen (CC BY NC SA)
Zitationshinweis: Zaccarelli, Riccardo: Mathematical modelling of sound production in birds; Dissertation, Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I , publiziert am 25.08.2009, urn:nbn:de:kobv:11-100202117
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Abstract (ger):
In dieser Arbeit wird die Physik der Stimm- und Lautbildung von Vögeln untersucht, wobei zwei verschiedene Zwei-Massen-Modelle des menschlichen Kehlkopfes, sowie die Theorie der Nichtlinearen Dynamik verwendet werden. Die Zwei-Massen-Modelle des menschlichen Kehlkopfes (ein angepasstes Zwei-Massen-Modell und ein Trapez-Modell) wurden dazu an die Größe des Stimmorgans der Vögel (Syrinx) angepasst, um die Druckentstehung, die Steuerung der harmonischen Obertöne und "Register" studieren zu können, die vom Syrinx ohne Kopplung an Quelle und Vokaltrakt erzeugt werden. Unsere Simulationen sind ein erster Schritt in Richtung eines realistischeren Modells der Syrinx. Eine detaillierte Bifurkationsanalyse des Trapezmodells bestätigt, dass die Geometrie und die Ruhelage der Syrinx das harmonische Spektrum drastisch beeinflussen können, und sie gibt Hinweise über mögliche Erzeugungsmechanismen der reichhaltigen harmonischen Spektren während der Einatmung. Des weiteren wird die Bifurkationsanalyse benutzt, um den Beitrag der Muskeln der Syrinx quantitativ zu beschreiben. Dies geschieht in dem Modell mit Hilfe von zeitabhängigen Parametern, welche die Ruhelage der Labia und die Frequenzmodulation steuern.
Abstract (eng):
In this thesis, the physics of birds phonation is discussed using a two-mass models approach and the theory of nonlinear dynamics. Two-mass models of the human larynx (rescaled two-mass model and trapezoidal model) have been adapted to the dimension of the avian syrinx to study pressure onset, control of harmonic overtones and "registers" of the sound radiated by the birds vocal organ (syrinx) in the absence of source-tract coupling. Our simulations are a first step towards more realistic modelling of the syrinx. A detailed bifurcation analysis of the trapezoidal model confirms that the geometry and the rest position of the syrinx can influence the harmonic spectra drastically, suggests possible mechanisms involved in the production of rich-harmonic spectra during inspiration and is used to describe quantitatively the contribution of syringeal muscles. The latter is implemented in the model by means of driving time-dependent parameters controlling the labia rest position and frequency modulation.
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Generiert am 18.09.2014, 13:47:01