ЗВУКИ РЕЧИ. АКУСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЗВУКОВ

Из всех звуков окружающего мира наибольшее значение для человека имеют звуки речи. С акустической точки зрения речь представляет собой поток различных звуков, прерывающийся паузами разной длительности. Особенности звуков речи определяются различием их акустических свойств: высоты, силы, тембра и длительности. Разнообразное сочетание этих свойств звуков речи является той материальной основой, которая служит для выражения мысли.

Звуки речи делятся на две основные группы - гласные и согласные. Гласные являются тоновыми звуками, согласные - преимущественно шумовыми.

Гласные звуки. Различие между отдельными гласными определяется характерными для каждого гласного формантами. Форманты представляют собой отдельные усиленные области частот, составляющих сложный спектр звуков речи. Так, например, гласный звук а независимо от своего основного тона, т. е. независимо от того, на какой высоте голоса он произнесен, имеет характерную для этого звука форманту, охватывающую область от 1000 до 1400 Гц.

Таблица 2.форматный состав гласных звуков

Из приведенной таблицы 2 видно, что гласные у, ы, о характеризуются низкими формантами (от 200 до 800), а гласные э, и - высокими (от 1500 до 4200), для гласного же а характерны форманты средней частоты (от 1000 до 1400), так что звуки у, ы, о можно условно считать «низкими», в то время как и, э являются «высокими» звуками.

Из этой же таблицы видно, что гласные ы, э имеют, кроме основных формант, добавочные формантные области, отличающиеся от основных меньшей интенсивностью.

Согласные звуки также обладают определенными акустическими характеристиками, но значительно более сложными. Звуковой анализ звонких согласных, например б, в, з, ж и др., показывает наряду с периодическими колебаниями, соответствующими тону голосовых связок, наличие в составе этих звуков непериодических колебаний высокой частоты, не гармоничных по отношению к основному тону. Что касается глухих согласных, например п, ш, ц и др., то в их состав входят только непериодические колебания разной частоты. Согласные л, м, н обладают почти правильной периодичностью. Для р характерны биения звука с частотой около 20 колебаний в секунду (соответственно частоте вибраций языка) и форманта в области от 200 то 1500 Гц. Согласный ш имеет высокую форманту в области от 1200 до 6300 Гц, а согласный с - еще более высокую характеристическую область - от 4200 до 8600 Гц. Нужно отметить, что звуковой спектр согласных настолько сложен, что вопрос о физической природе этих звуков не может считаться окончательно разрешенным.

Если в силу каких-либо причин устраняются или ослабляются форманты, характеризующие речевые звуки, то речь становится неразборчивой, даже если она обладает достаточной громкостью. Такое устранение и ослабление формант служит причиной неразборчивости речи при несовершенной радиопередаче и при пользовании низкокачественной звукоусиливающей аппаратурой.

Снижение разборчивости речи за счет устранения высоких формант отмечается также при некоторых формах тугоухости, когда нарушается восприятие высоких тонов.

С акустической точки зрения в звуке различают тон и шум.

Вторым признаком звука является его высота, она звисит от частоты колебаний, чем больше частота колебаний, тем звук выше (от 16 до 20 тыс. герц).

Но для языкознания важна не абсолютная, а относительная высота звука - разница между высотой разных звуков. Высота одного и того же звуа может меняться в звисимости от интонации, а это важно.

Сила звука (зависит от амплитуды колебаний, чем больше амплитуда, тем сильнее звук).

Ее нельзя смешивать с громкостью (восприятие интенсивности звука слуховым аппаратом человека, фон).

Звуки, одинаковые по силе, но разные по высоте, - звуки разной громкости.

Тембр - зависит от соотношения основного тона и дополнительных тонов, обертон.
С акустической точки зрения в звуковой речи, прежде всего, различают тон и шум. Тон возникает в результате периодических колебаний, а шум из непериодических колебаний. В разных группах звуков соотношение тона и шума различно. Вторым важным признаком звука является высота. Она зависит от частоты колебаний. Чем больше частота колебаний звука, тем он выше. Для языкознания важна не абсолютная, а относительная высота звука, высота одного и того же звука может меняться в зависимости от интонации, а это важно для выделения ударных слогов. Сила звука зависит от амплитуды колебаний. Силу звука нельзя смешивать с громкостью. Под громкостью понимают восприятие интенсивности звука слуховым аппаратом человека. Звуки одинаковы по силе, но разны по высоте, воспринимаются как звуки разной громкости, более высокие звуки воспринимаются как более громкие. Следующий признак – это тембр звука. Именно по нему мы различаем людей.

Артикуляционная характеристика звуков речи.

Зависит от функционирования речевого аппарата, который остоитиз:

Дыхательногоаппарта (легкие, диафрагма, бронхи, трахея);

Надгортанные полости (глотки, рта, носа).

Органы речи делятся на активные и пассивные.

Пассивные - твердое небо, альвеолы, зубы.

В результате совместной работы органов речи в преобразование звуков называется артикуляцией. Она сотоит из трех этапов:

a0 Приступ (экскурсия) - органы речи занимают положение, необходимое для произношения какого-либо звука.

b0 Центральный (главный) - выдержка, произнесение звука.

c0 Отступ (рекурсия) - возвращение органов речи в первоначальное положение.

В работе органов речи есть общие черты, не зависимо от тогом, на каком языке говорят люди и в то же время, каждый народ обладает своими произносительными особенностями. Эти особенности объясняются привычкой говорящих на данном языке к определенному укладу органов речи.

Привычные артикуляционные навыки, которые типичны для всех говорящих на данном языке, называются его артикуляционной базой.

Классификация гласных звуков

В языкознании чаще всего используется классификация гласных, основанная на артикуляционных признаках с учетом акустических признаков гласных. Особое значение при классификации гласных имеет работа языка и губ. Движение языка может происходить по горизонтали или по вертикали. Движение языка по вертикали определяет подъем гласного.

По подъему определяют: верхнего подъема, среднего подъема и нижнего подъема. Гласные верхнего подъема называются узкими (закрытыми) гласными, нижнего – широкими (открытыми) гласными.

Движение языка по горизонтали определяет ряд гласного. Гласные могут быть переднего, среднего ряда.

Качество гласного зависит от формы ротового резонатора. Если губы напряжены и округлены, то гласные называются огубленными. Степень огубления в различных языках может быть различной (в англ. меньше, чем в русском). Если губы не напряжены и не округлены, гласные называются неогубленными.

С акустической точки зрения гласные различаются степенью сонорности и высотой тона. Различают чистые и носовые гласные. Важно деление гласных по длительности: долгие и краткие. Но в различных языках роль длительности различна (англ., нем., фр.) Долгота и краткость гласного служат для распознавания слов. В русском длительность гласного является лишь эмфатическим средством. В некоторых языках существует 3 ступени длительности гласного (эстонский). Длительность гласного обычно связывают с другим его признаком (напр., в нем. долг. гласн. – закрыт., кр. – откр.) Дополнительным признаком гласного является напряженность (ненапряженность). Напряженные гласные произносятся четко. Степень напряжения в языках различна (напр., в рус.гласные менее напр., чем во фр. и нем.) Но в пределах одного языка степень напряженности гласных различна. Так ударные гласные наиболее напряжены, чем безударные. Гласные верхнего подъема также более напряжены, чем гласные нижнего ряда. Главным для классификации гласных является деление на монофтонги и дифтонги. Большинство гласных – монофтонги (однозвучные, цельные по составу). Особую группу составляют дифтонги. При произношении дифтонгов переход от одной артикуляции к другой осуществляется в виде скольжения, что приводит к их смещению. Дифтонгами богаты англ. и нем. Главные элементы, составляющие дифтонги, всегда относятся к одному слогу, причем один из компонентов дифтонга является слогообразующим. Если слогообразующим является первый компонент, то такой дифтонг называется нисходящим (нем., англ.), если слогообразующим явл. второй элемент – восходящим (румынский).

Звуки речи обладают сложным акустическим строением. Наиболее существенным признаком каждого звука является его акустический спектр. Характерный для каждого гласного звука тембр определяется изменением формы резонансных полостей надставной трубы, которое приводит к специфическому преобразованию поступающего из гортани голоса с его основным тоном и гармониками (обертонами).

Гласные характеризуются прерывистым спектром, включающим частоту основного тона голоса и ряд более высоких частот.

Исследование звуков, являющихся основными аллофонами (вариантами) гласных фонем, показало, что спектру каждого из них присуще наличие известных частотных групп, имеющих повышенную (в сравнении с другими составляющими) интенсивность. Такие области спектральных максимумов называются формантами, которые (независимо от высоты основного тона голоса) и определяют различия между акустической природой разных гласных звуков.

В такого рода акустических спектрах можно обнаружить несколько формант, однако они далеко не в равной степени существенны для опознавания звуков при слуховом восприятии речи.

Так, например, для опознавания гласных русского языка достаточны первые две форманты.

В зависимости от распределения наиболее интенсивных формант в спектре и связанного с этим слухового впечатления гласные условно разделяют на высокие и низкие. К числу первых относятся звуки и, э, к числу вторых у, о, ы. Гласный а занимает промежуточное положение.

Следует иметь в виду, что формантная характеристика гласных звуков в известных пределах изменяется в зависимости от того, произносит ли их мужчина, женщина или ребенок, а также в зависимости от того, насколько высоким и громким голосом произносятся гласные одним и тем же человеком, и от позиционных и комбинаторных условий, в которых они выступают (местоположение в слове, степень ударности, соседство с другими звуками).

Информация об акустическом характере звука оказывается заложенной не только в нем самом, но и в смежных с ним звуках.

Каждый согласный звук также имеет присущие ему форманты. Однако ввиду сложности акустического состава согласных установление формант для них представляет значительные трудности.

Для невокализованных согласных характерен так называемый сплошной спектр, охватывающий более или менее широкую область частот неодинаковой интенсивности. Такого рода спектры свойственны шумам.

Спектр вокализованных согласных наряду со сплошной областью частот включает, подобно гласным, частоту основного тона голоса (с теми или иными усиленными гармониками), которые особенно отчетливо выступают в сонантах.

Своеобразную акустическую природу имеет звук р, для которого, помимо частоты основного тона голоса с усилением определенных гармоник, характерны так называемые биения звука с частотой около 20 Гц.

Среди согласных звуков, как и среди гласных, можно выделить более высокие и более низкие, что зависит от того, к какой частотной области относятся наиболее интенсивные составляющие спектра данного звука.

Так, к числу высоких согласных относятся, например, звуки с (4200-8600 Гц) и ш (1200-6300 Гц), к числу более низких - звуки м (100-400 Гц), л (200-500 Гц), х (400-1200 Гц). Установлено также, что спектр мягких согласных отличается от спектра парных твердых более высокими формантами. Наибольший сдвиг наблюдается для губных согласных, при которых мягкие оказываются выше твердых в среднем на 100 Гц.

В известной мере изменения высоты основного тона голоса сопряжены со словесным ударением, но наибольшее значение они имеют для интонации.

Интенсивность, или фонетическая мощность, разных, звуков колеблется в значительных пределах. В условиях обычной разговорной речи наиболее мощны гласные звуки. Расположенные по убывающей интенсивности, они представляют, по данным Н. И. Жинкина, следующий ряд: а, о, э, у, ы, и.

Из согласных наиболее интенсивны вибранты, сонанты, шипящие и свистящие.

Присущая тому или иному звуку интенсивность, хотя и является неотъемлемым его свойством, имеет весьма ограниченное значение для его опознавания.

Звуки речи оказываются различными по длительности. Средняя длительность разных звуков колеблется от 20 до 260 мс, причем максимальная длительность отмечена для гласного а, минимальная же для согласного п. Длительность гласных значительно варьирует в зависимости от позиционных условий (от степени ударности).

Среди согласных звонкие взрывные оказываются в общем более длительными, чем парные глухие, а глухие щелевые - более длительными, чем парные звонкие, и т. д.

Длительность гласных в русском языке не имеет самостоятельного значения в качестве признака для их различения. Что же касается согласных, то при резком укорочении фрикативных согласных они начинают восприниматься как взрывные, а именно: х как к, ф как п, с и ш как т.

Присущие каждому звуку форманты, а также отчасти интенсивность и длительность звучания являются теми его объективными свойствами, которые позволяют нам опознавать фонемы и отличать их друг от друга в процессе восприятия речи.

Реализация этих свойств и главным образом формант в живой речи служит необходимым условием ее внятности, разборчивости.

Следует отметить, что акустические и артикуляционные различия между какой-либо парой фонем выражены в более или менее равной степени лишь для гласных. Что касается согласных фонем, то здесь часто акустическая близость сочетается с относительно грубыми артикуляционными различиями. И наоборот, тонкие артикуляционные различия сочетаются с относительно грубыми акустическими. Например, мягкие согласные сравнительно тонко отличаются от парных твердых артикуляционно, но довольно грубо акустически. Наоборот, фонема п довольно резко отличается от фонемы ф артикуляционно, но близка к ней акустически.

Лекции:

Деятельность говорящего завершается созданием звуковых колебаний в виде звуковой волны – речевой сигнал в фонетике. Он относится к последней фазе речепроизводства. Физические свойства этого сигнала изучает акустическая фонетика , основной частью акустической фонетики является акустическая теория . Речевой сигнал представляет собой незначительные колебания воздуха, «путешествуя» по воздуху он достигает барабанных перепонок, заставляет их колебаться и отсюда берет начало сложных процесс слухового анализа.Задача: выявить и описать аэродинамические и акустические процессы, которые происходят в речевом тракте при произнесении звуков. Понимание этих процессов важно, т.к. данные акустики могут объяснить многие особенности акустики.

Основы акустической теории были заложены в ХХ веке. Гельмгольц, Фант: акустическая теория речеобразования, 1964, Фланган.

Положения теории.

1.Сами по себе движения речевых органов звуки не рождают.

2.Роль органов речи состоит в том, чтобы создать в речевом тракте аэродинамические условия для речевых или звуковых колебаний. Здесь речевой тракт как акустическая труба.

Чтобы она издавала звуки необходимы 2 условия:

Создать в ней необходимый поток воздуха и превратить его в колеблющуюся воздушную струю. Поток воздуха создается дыхательной системой.

Осуществление второго условия благодаря голосовым связкам и преградам в надгортанной части речевого тракта.

3 типа источника звуков:

2.Турбулентный – образуются вихревые потоки, вызывают специфический шум, из-за преграду в виде сужения (шипящие, свистящие, фрикативные).

3.Импульсный – преграда в виде смычки.

Учебник Реформатского:

Общей теорией звука занимается раздел физики - акустика . С точки зрения акустики, звук - это результат колебательных движений какого-либо тела в какой-либо среде, осуществляемый действием какой-либо движущей силы и доступный для слухового восприятия.

Акустика различает в звуке следующие признаки:

1. Высоту , что зависит от частоты колебаний: чем выше частота (кол-во колеб. на ед-цу t) колебаний, тем выше звук; чем ниже частота колебаний, тем ниже звук. 1Герц=1колебание/сек).

2. Силу , что зависит от амплитуды (размаха) колебаний (расстояние высшей точки подъема и низшей точки падения звуковой волны); чем больше амплитуда колебания (т. е. чем силь­нее размах), тем сильнее звук.

3. Длительность или долготу ; для языка важна г.о. соотносительная длительность звуков. Так, в русском языке ударные гласные длительнее безударных, но во многих языках под ударением бывают и долгие, и краткие гласные (в немецком, английском, французском, киргизском, туркменском и др.).

4 . Тембр (тембр - от французского timbre - “колокольчик”) звука, т. е. индивидуальное качество его акустических признаков.

Типы звуковых колебаний:

1)периодические (равномерные) , кол-во колебаний на единицу времени не изменяется.

2)непериодические (неравномерные) , количество колебаний на единицу времени меняется.

В рез-тате периодических колебаний возникают тоны (колебания голосовых связок и воздуха, заполняющего полости рта и носа); в рез-те непериодических колебаний возникают шумы (колебания губ, языка, маленького язычка, звуки трения и взрыва у сближенных или сомкнутых органов речи). Тоны имеют абсолютную высоту , шумы обладают лишь относительной высотой , поэтому можно говорить о более высоких и низких шумах, но определить абсолютную высоту шума нельзя.

Резонанс возникает в замкнутой воздушной среде. Благодаря наличию резонатора тон усиливается и обогащается наслаивающимися на него гармоническими обертонами (обертон - от немецкого Oberton - “верхний тон”), более высокими тонами.

Тембр звука - явление, содержащее в себе основной тон и шум (или их комбинацию), гармонические обертоны (если есть основной тон) и резонаторные тоны.

Акустически звуки речи разделяются на сонорные (звучные) и шумные . Сонорные определяются резонаторными тонами, шумы в них или вовсе не присутствуют (гласные), или участвуют минимально (например, в р - разного типа); в шумных (а это только согласные) тембр определяется характером данного шума.

Крайние точки по сонорности - гласная [а] и шумная согласная [п]. Характерное для [а] звучание состоит из чисто тонального эффекта, т. е. определяется только данным резонаторным тоном, шумов в [а] нет, для звука [п] тональные эффекты сведены к нулю; то же, что характеризует тембр [п], состоит именно в характерном шуме взрыва сомкнутых губ, а голос в образовании звука [п] не участвует.

Между этими двумя полюсами - чисто тональных звуков типа гласного [а] и далее в убывающем по сонорности порядке (благодаря уменьшающемуся раствору рта) [э], [о], [и], [у] и чисто шумовых , типа глухого, мгновенного шумного [п] - находятся звуки, переходные от сонорных к шумным: в пределах сонорных - сонорные согласные [м], [н], [л], [р], [и], [w], а в пределах шумных - звонкие шумные длительные, как [в], [з], [ж], и мгновенные, как [б], [д], [г], глух и е шумные длительные, как [ф], [с], [ш], [х], и мгновенные, как [п], [т], [к]. Таким образом, акустически гласные выделяются как чисто тональные звуки.

Звук языка одновременно явление физическое (акустическое), биологическое (артикуляционное) и социальное (собственно системно-языковое, фонологическое).

С точки зрения акустики звук представляет собой результат колебаний материального тела в упругой среде.

Высота зависит от частоты колебаний голосовых связок и измеряется в герцах (Гц). Человеческое ухо воспринимает звуки в диапазоне 16 Гц – 20 000 Гц. Ниже и выше сенсорного порога располагаются соответственно инфра- и ультразвуки. Мужской голос ниже женского, потому что голосовые связки мужчин длиннее и толще и заставить их колебаться с «женской» частотой труднее (Ср. голоса ребенка и взрослого, Витаса и Ф. Шаляпина).

Сила (громкость) определяется амплитудой колебаний и измеряется в децибелах (дБ). Если принять нижний порог чувствительности человеческого уха за 0 дБ, то звук шороха – 10 дБ, человеческая речь – 60, автомобильный гудок – 90, реактивный двигатель –120, болевой порог – 140. При пении голосом сопрано на расстоянии 1 м создается давление 100 дБ. Если заткнуть пальцами оба уха, громкость звука понижается на 20 дБ. При длительном воздействии звуков в 90 дБ возникает звуковая травма, результатом которой может быть тугоухость или полная потеря слуха. Сила используется в языках для смыслоразличения: крyжки – кружкu; болг. пaра ‘пар’ – парa ‘монета’; кор. tal ‘луна’ – ŧal ‘дочь’ различаются слабым и сильным [t].

Длительность определяется временем звучания. В некоторых языках длительность используется как смыслоразличительное средство: лат. liber ‘книга’ и līber ‘свободный’, нем. das Beet ‘грядка’ и das Bett ‘кровать’, монг. тэх ‘козел’ и тээх ‘класть’. В подобных языках, различающих долгие и краткие гласные, звучание долгих, в общем случае, в два раза продолжительнее кратких. По длительности различаются и согласные. Например, самым долгим в чешском языке является звук [s] (0,23 сек.), а наиболее кратким [r] (0,01-0,07 сек.). Длительность согласных, причем даже смычных, используется для смыслоразличения: якут. ‘а’ (союз) и ‘ягода’; русск. аллея – алея.

Тембр – индивидуальная окраска звука и соответственно голоса. Звуки разных людей, одинаковые по высоте, силе и длительности всегда будут отличаться по тембру, потому что голосовые возможности каждого человека уникальны. По тембру различаются тождественные по другим акустическим характеристиками звуки, исполненные на разных музыкальных инструментах или звуки одного инструмента при извлечении их разными способами.

Тембр определяется многими факторами – условиями колебаний, формой резонатора, обертонами, их соотношением по высоте и громкости, шумовыми призвуками и др.

Тон – результат гармонического (периодического, равномерного) колебания. Негармонические колебания называются шумом. Источник тонов являются находящиеся в гортани голосовые связки. Чтобы понять механизм их действия, достаточно представить колебание струны (К слову, в болгарском языке голосовые связки так и называются – гласни струни). Источником шума становится преграда, образуемая подвижным органом и создающая турбулентные или импульсные колебания. При образовании гласных и согласных возможны 4 случая отношения тона и шума:

1) чистый тон – гласные,

2) тон преобладает над шумом – сонорные,

3) шум преобладает над тоном – звонкие,

4) чистый шум – глухие.

Следует различать гармонические колебания лингвистического тона с тоном языков музыкального ударения (серб.-хорв., швед., др.-рус.), в которых тон является синонимом интонации – варьирования высоты и мелодики голоса. Тон здесь обладает смыслоразличительной функцией, как в русском языке ударение. В китайском литературном языке четыре тона. Например, звуковой комплекс ma в зависимости от тона означает: с ровном тоном ‘мать’, с восходящим ‘конопля’, с нисходяще-восходящим ‘ругаться’, с нисходящим ‘лошадь’.

Высотой, силой, длительностью и тембром обладает любой звук, например, музыкальный. Специфической акустической характеристикой звуков речи является их противопоставление по признакам «сонорность / шумность». Внутри шумных выделяются звонкие и глухие. Только данная характеристика отражается в классификации звуков русского языка в практике школьного и вузовского преподавания. Сонорные звуки не звонкие. По акустике они ближе к гласным, чем к согласным. Особенно звуки [л] и [j], которые могут быть определены как согласные и как гласные. От гласных они отличаются лишь по контрасту в фонетической последовательности.

В других языках есть полузвонкие согласные – в начале своего образования они звонкие, а потом глухие, или наоборот. Например, в азербайджанском языке есть взрывные согласные звуки, в которых после звонкой смычки следует глухой взрыв. Носителя языка с противопоставлением звонких (полнозвонких) и глухих воспринимают такие звуки как глухие. Русские не слышат начальную звонкую фазу артикуляции полузвонких, но для азербайджанца их звонкость ясно ощутима.