С.В.КНЯЗЕВ, С.К.ПОЖАРИЦКАЯ - СОВРЕМЕННЫЙ РУССКИЙ ЛИТЕРАТУРНЫЙ ЯЗЫК.. С.В.КНЯЗЕВ, С.К.ПОЖАРИЦКАЯ - СОВРЕМЕННЫЙ РУССКИЙ ЛИТЕРАТУРНЫЙ. Учебник ориентирован на программу раздела Фонетика общего курса Современный русский язык
 Скачать 0.76 Mb.
|
Основные способы изучения акустических свойств речи§ 59. Исследование акустических свойств речи опирается на преобразование звуковых колебаний в электрические (при помощи микрофона), а затем – в визуальное изображение (при помощи спектрографа, осциллографа или заменяющей их компьютерной программы). Основные виды визуального представления звуков перечислены в Таблице 6. Таблица 6. Основные виды визуального представления звуков.
Осциллограмма57позволяет измерять, в первую очередь, длительность звуков, но не их частотные составляющие. Самый распространенный вид акустического анализа речевого сигнала – спектральный анализ, позволяющий определить относительные амплитуды частотных составляющих звука. Основной принцип спектрографии – использование фильтров, выполняющих функцию резонаторов для тех электрических колебаний, в которые при помощи микрофона преобразованы звуковые колебания. Из всего набора фильтров на подаваемый сигнал откликаются только те, собственная частота которых близка к частоте исследуемого звука (при этом отклик тем сильнее, чем более интенсивна данная частота). В спектрографе весь диапазон речевых частот (50 – 10000 Гц.) разбит фильтрами на определенное число шагов. В зависимости от их числа полоса одного фильтра может быть различной, поэтому спектрограммы делятся на узкополосные и широкополосные (см. рис. 23). В узкополосных спектрограммах ширина полосы составляет 30-50 Гц., и на них можно наблюдать гармоники звука и даже изменения ЧОТ, однако центр формантной области довольно трудно найти, особенно, если две форманты расположены близко друг к другу, поскольку он может не совпадать ни с одной гармоникой. В широкополосных спектрограммах ширина полосы составляет 300-500 Гц. (обычно это более двух гармоник), на них достоверно отражаются и непериодические сигналы. Поскольку широкополосные фильтры возбуждаются гораздо быстрее, чем узкополосные58, то на широкополосных спектрограммах можно увидеть быстрые изменения сигнала, отсутствующие на узкополосных. Рисунок 23. Широкополосная (а) и узкополосная (б) спектрограммы. На узкополосной спектрограмме выделена 10-я гармоника, которая воспроизводит изменения ЧОТ (КОК 3.24). Если измерить значения частот в одной точке акустического сигнала59, можно получить спектральный срез (или мгновенную спектрограмму)60; для анализа изменений сигнала во времени используются динамические спектрограммы (измерения производятся через определенные временные интервалы). Интенсивность колебаний при спектральном анализе регистрируется путем последовательного измерения напряжения на всех фильтрах. В результате получается информация об относительной интенсивности всех частотных составляющих (т.е., о спектре). В последнее время спектральный анализ осуществляется при помощи компьютера: звуковой сигнал сначала преобразуется в электрический, затем в цифровую форму (это называется "оцифровкой" – см. ниже), затем – в изображение. Образование гласных звуков§ 60. Как происходит образование гласных с точки зрения акустики? Колеблющиеся частицы воздуха создают волны (сжатия и разрежения среды), которые распространяются со скоростью с = 350 м/с. Частота их колебаний зависит от длины волны: f=c/. Речевой тракт при произнесении некоторых звуков (например, самого простого гласного [ъ]) можно представить в виде трубки, открытой со стороны губ и закрытой с другой стороны голосовыми связками. Длина этой трубки (L) составляет около 17,5 см., а диаметр около 1 см.61 (см. рис. 24). Как будет воздух вибрировать в этой трубке в ответ на колебания источника (голосовых связок)? Можно ли попытаться предсказать, какие именно частоты источника будут усиливаться? Вибрация резонатора похожа на вибрацию динамика или пружины в трубке (см. рис. 25). При этом частицы воздуха у закрытого конца трубки имеют гораздо худшие условия для колебаний, так как находятся в ограниченном пространстве, поэтому амплитуда их колебаний будет меньше (а давление больше), чем у открытого конца трубки, где может происходить обмен с окружающим пространством. Если сопоставить эти вариации давления со звуковой волной (представить их как часть звуковой волны), то можно увидеть, какие частоты будут резонировать – совпадать с кривой скорости частиц или звукового давления в данной трубке. Напомним, что частота колебаний определяется длиной волны(f=c/), так как скорость распространения звука – величина постоянная. На рисунке 26 кривая скорости частиц продолжена до полного цикла. Как видно из рисунка, длина этой волны () в 4 раза больше длины трубки (L): = 4L = 4 * 17,5 см. = 70 см.), следовательно, частота первого резонанса и первой форманты составит f=с/=35000 см/сек.: 70 см. = 500 Гц. Но это только один из возможных резонансов и далеко не единственный. Кривые, представляющие другие частóты, тоже могут вызывать резонанс при условии, что амплитуда колебаний частиц будет минимальной (равной нулю) у закрытого конца и максимальной у открытого, пусть и с более сложными вариациями в середине. Из рисунков 27-28 видно, что этому условию удовлетворяют волны с длиной волны 4/3 L (f=с/=35000*3:70=1500 Гц.), 4/5 L (f=2500 Гц.), 4/7 L (f=3500 Гц.) и т.д., но другие резонансы будут гораздо слабее, поскольку амплитуда колебаний сильно уменьшается с увеличением частоты (3500 Гц. – это 7 раз по 500 Гц., то есть 7 октав, следовательно, амплитуда меньше на 7х6=42 дБ.). Таким образом, f=с(2n-1)/4L. Так же можно вычислить и резонансы для других гласных, например, [а]. Здесь уже речевой тракт можно условно представить в виде двух трубок, одна из которых (от места сужения в речевом тракте62 до губ) шире другой (от гортани до места сужения в речевом тракте). Поскольку каждая из этих трубок в 2 раза короче одной, то резонансы будут в области 1000 Гц., 3000 Гц. и т.д. Но поскольку в этом случае вторая трубка не совсем закрыта с одного конца, то первый резонанс первой трубки будет чуть меньше (900 Гц.), а первый резонанс второй – чуть больше (1100 Гц.). Для лабиализованных гласных нужно будет еще учитывать увеличение длины резонатора за счет вытягивания губ, что будет понижать частоты резонатора. Рисунок 24. Схематическое изображение речевого тракта в позиции для произнесения гласного [ъ] и упрощенное изображение соответствующей ему формы трубки (8.2) Рисунок 25. Воздух в трубке, вибрирующий как пружина (вверху). Внизу слева – график скорости воздушного потока в каждой части трубки, внизу справа – давление воздуха в каждой ее части (по горизонтали на обоих графиках – длина трубки) (8.3). Рисунок 26. График скорости воздушного потока из рисунка 25, продолженный до полного цикла (8.4). Рисунок 27. Изменения скорости воздушного потока внутри трубки, составляющие ¾ полного цикла (8.5). Рисунок 28. Изменения скорости воздушного потока внутри трубки, составляющие 5/4 полного цикла (8.6). | ||||||||||||||