声学语音学

用声学的方法研究分析语音的学科

声学语音学是用声学的方法研究分析语音的学科。它与言语声学(speech acoustics)相通，但研究重点有所不同，前者偏于语言学范围，后者偏于物理学范围；由于它们除本学科的基础外还需具备另一方的知识，所应用的理论和方法又互有联系，因之它们的界限有时不是十分清楚，只是各有侧重而已。

声学基础

①声波

任何声音都有声源。声源产生机械波。声源分固体和空气柱。最简单的如音叉，被敲击后叉臂摆动，扰动周围空气，形成疏密相间类似水浪纹的波，称为简谐波，又称正弦波。它有一定的波长。如果有两个叉臂长短彼此不同的音叉，同时受到敲击，就产生两个不同波长，所产生的简谐波叠在一起而成为复合波。图表示两个简谐波叠加成复合波。声带波是许多有规律的简谐波叠在一起的复合波，这些都属于有周期性的乐音。另外一种是没有规律的杂乱的波,它属于无周期性的噪音。显示声波的仪器主要为示波器(有阴极射线示波器或光点、机械等示波器)。波形的纵坐标表示振幅的大小,横坐标表示时间的长度。

②频谱

复合波用傅里叶分析法能分解出若干正弦波，每一个简单的正弦波称为一个分量，各分量被画成垂直线排列在横坐标上，成为纵坐标，表示谐波的振幅，横坐标表示频率的二维频谱。不同语音（乐音）的频谱中，各谐波的幅度搭配各有不同，其中有好几条谱线集成若干个峰值，称为共振峰。这是表示元音音色的重要信息。

声学特征

言语声的声源有清音浊音的不同。清音由肺部气流通过敞开着的声门后，遇到咽腔或口腔中某部分的阻碍，如果阻碍是狭缝状，就产生湍流，以辅音的擦音为代表；如果是闭塞状，在闭塞突然放开时，就产生一种脉冲，以塞音（又称破裂音）为代表。这些都是无规噪音。阻碍位置的前后，作用面积的大小，以及气流的长短、强弱等都决定了这些辅音的音色。浊音是由声带颤动发出的周期性机械波，也就是嗓音（又称乐音）。这类音构成语音中的元音或浊辅音。未曾受到调节的声带波形在二维频谱上表现如三角形。声腔具有它的自然波长特性。声带波被声腔的自然波长制约后就改变成语音的复合波。声腔由于舌位的运动,软腭的升降而改变了自然波长,于是造成不同的元音和其他响音。

声学分析

言语的声学特征可以用各种声学仪器来分析。语音中的许多现象，诸如辅音的发音方法、发音部位，元音的音色，复合元音的动程，字调和语调以及轻重音的强度等，都能直接或间接地作出定性或定量的分析结果。这些仪器中以动态语图仪尤为重要。

语音的声学特性除音色外，还有3种特性,如音强、音高、音长，总称为语音的韵律特征，又称超音段特征，它们都可以用语图仪或音强计、音高计等仪器来分析。音强显示语音的重音、轻音等强弱变化，音高表现语音的字调与语调，而音长则对语言节奏的快慢，字与句之间的长短关系等加以准确地计量。图a介绍一句诗句用普通话、广州话和上海话3种方言来说出所作的窄带语图。从图中可以比较这3种方言中韵律特征的异同。这3种方言中，除了音色不同之外，声调的调形、变调的规律以及轻重音的分布都有区别。音高显示器和数据处理系统(见彩图) 可以直接把语音的声调即时显示在荧光屏上，比语图仪的速度更快。韵律特征研究在提高人工言语合成的质量上起着决定性作用。声学研究已致力于韵律特征的全面分析。

言语波模式

用示波器（较新型的语图仪也具有示波装置）作出的语音波形，所表现出来的语音模式可以分为：①无音段型，②爆发音段型，③无规噪音型，④准周期性乐音型，⑤无规性与周期性的混合型等。通过这些波形，大致可以辨认出是什么元音或什么辅音。但是发音器官的造形或动作稍有不同，波形就有变动，往往听起来是同样的音而波形却不相似。因此用声波波形分析语音还不是最理想的方法。

模式

用语图仪做出的语图，以纵坐标代表频率，横坐标代表时间，而以图中颜色的饱和度代表强弱，称为三维频谱。用在语音分析上的一般称为语图。语音在宽带语图上的表现，可分为几种模式：①短脉冲直条（又称冲直条），②无规则乱纹，③阔横杠。在分析辅音的发音方法上，冲直条表示塞音或塞擦音的除阻段；乱纹表示清辅音的摩擦段或送气段。横杠表示一切浊音，包括元音和浊辅音的基波和共振峰。这3种模式的单独出现或组合就构成一切语音的模式,它代表了一切语音的音色。在坐标上，共振峰横杠的分布位置代表某种元音或浊辅音，而冲直条和乱纹的分布区域可用来辨认辅音的发音部位。

过渡音征

辅音与元音在一个音节中的交替，是由一个音位滑移到另一音位，有一个渐变的过程，这个过程或者连续不断，或者略断即连，视不同辅音而异。

在一个音节中,清辅音中的塞音连上后面元音时,由于清塞音声源是肺气流，而元音是声带音，塞音除阻后，声带音虽立即跟上，但还有很短的一段无声间隙，这一段的时长称为嗓音起始时间（简称VOT），VOT的长短不同和闭塞辅音音色在听辨上有决定性作用。此外，辅音与元音或元音与辅音结合，中间那段过渡因在听感上是辨别辅音的征兆，称为过渡音征，在语图上表现为在元音共振峰横杠前部或后部有弯曲形状，一般以第二共振峰最具有过渡音征的特点。音征的长短和弯曲的走势反映了这个辅音的发音部位。因此，嗓音起始时间与过渡音征都是听辨辅音的重要参量。

声学语音学

把普通话的元音、辅音的声学参量选出若干有代表性的列表于下（表 1、表2、表3）各表中的数据选自《普通话单音节语图册》。

声学元音图

语言学家开始采用声谱来分析语音之后，为便于比较和描写，把这些声学数据转换成一种两坐标的图，它和通行的四边形元音舌位图很相似，称为声学元音图。它以元音的第一共振峰为纵坐标，第二共振峰为横坐标。坐标的分度有的用线性（等分），有的用对数或其他标准。这类图只是设法把不同元音及其变体在图上区别开来，作出的图大致和元音的舌位位置相当(图8)。用这种方法来研究复合元音，也可以根据复合元音的共振峰逐段量出数据来作图。这就能更形象地表达复合元音的动程和起讫点。

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