Formanten (von lateinisch formare = formen) sind charakteristische Frequenzen oder Frequenzbereiche. Sie kennzeichnen Eigenresonanzbereiche des Vokaltrakts (eines bestimmten Vokals ebenso wie die des Vokaltraktes an sich) oder eines physikalischen Körpers (etwa eines Musikinstruments), in denen eine besondere Verstärkung von Obertönen (Oberwellen), Partialtönen, Teiltönen oder Harmonischen durch Resonanz stattfindet. Siehe hierzu auch Klangfarbe oder Timbre.
Mit den Formanten lassen sich Stimmen und Musikinstrumente voneinander unterscheiden - etwa die Stimmen zweier Frauen oder eine Geige von einer anderen.
Stimmen und Instrumente besitzen mehrere Formantregionen, die nicht direkt aneinander anschließen und diese Verstärkung hervorrufen. Abhängig vom Untersuchungsziel kann die Analyse einer Formantregion ausreichen, um zu den gewünschten Erkenntnissen zu gelangen; in anderen Fällen müssen alle Formantregionen in Betracht gezogen werden.
Mit zwei bis drei Formanten im Vokaldreieck lassen sich alle Vokale eines Lautsystems voneinander unterscheiden.
Der Begriff wurde 1929 von Erich Schumann in seiner Habilitationsschrift in Berlin eingeführt und bildet heute ein breites Forschungsfeld sowohl auf analytischen, nachrichtentechnischen wie klangsynthetischen Domänen.
Formanten spielen, neben anderen charakteristischen Aspekten einer Stimme, auch eine bedeutende Rolle in der Kriminalistik.
| Vokal-Formantbereiche | ||
| Vokal | Formantbereich | |
| U | 200 bis 400 Hz | |
| O | 400 bis 600 Hz | |
| A | 800 bis 1200 Hz | |
| E | 400 bis 600 und 2200 bis 2600 Hz | |
| I | 200 bis 400 und 3000 bis 3500 Hz | |
Die ersten beiden Formanten F1 und F2 sind für die Verständlichkeit der Vokale wichtig. Sie lassen erkennen, wo welche Teiltöne verstärkt sind; das hängt mit dem Sprechapparat zusammen (je nachdem, wie der Vokaltrakt vom Sprecher eingestellt wird). Der dritte und der vierte Formant F3 und F4 ist wichtig für die Persönlichkeit, also dem Charakter einer Stimme. Die genauen Zahlen variieren von Sprecher zu Sprecher. Um sich aber verstehen zu können, müssen die Bereiche, die verstärkt werden, bei jedem Sprecher in etwa gleich sein.
Die Anzahl der Teiltöne bestimmt den hellen bzw. dunklen Klang einer Stimme. Je mehr Teiltöne, desto heller ist der Klang. Wird die Grundfrequenz beim Sprechen geändert, so ändern sich auch die Obertöne.
Spricht ein Mann z.B. mit 110 Hz und eine Frau mit 220 Hz Grundschwingung, dann ist bei der Frau nur jeder zweite Teilton vorhanden. Ein Formant ist also der Verstärkungsbereich in einem Spektrum. Verschiebungen bei Musikinstrumenten erhält man mit speziellen Filtern.
Was die Singstimme bestrifft, so sind bestimmte Vokale ab einer gewissen Tonhöhe nicht mehr singbar, weil die Formanten nicht mehr erreicht werden können.
Siehe auch
Vocoder, Pitch shifter, Vokaldreieck, Sprachsynthese, Phonem, Spektrum, Sonogramm
Literatur
- E. Schumann, Physik der Klangfarben (1929), Habilitationsschrift an der Universität Berlin
- P. H. Mertens, Die Schumannschen Klangfarbengesetze (1975), Verlag E. Bochinsky, Frankfurt/M