Акустический аспект исследования тембрально -мелодических речевокальных характеристик

Органы речи можно рассматривать с двух точек зрения: какие движения совершают эти органы при образовании отдельных звуков (т. е. артикуляционное описание звуков речи), и как те или иные участки речевого тракта влияют на общую акустическую картину речи (таким образом мы получаем сведения, относящиеся к акустической теории речеобразования) [9, 16, 19, 20, 61].

Звук речи, как и всякий другой звук, является результатом воздействия колебательных движе­ний воздушной среды на слуховой аппарат человека. При описании звуков вообще и звуков речи в частности рассматривают их с двух сторон: изучают объективные свойства колебательных движений -их частоту (спектральный состав), амплитуду; а кроме того, изучают звуковые ощущения, которые так или иначе соответствуют этим свойствам, - высоту, силу (громкость), тембр. Существует даже специальная область акустики, занимающаяся исследованием восприятия звуков, - психоакустика.

Источником звука при речеобразовании могут являться различные участки речевого аппарата че­ловека. Выталкиваемый из легких человека воздух (чаще всего звуки произносятся при выдохе) при­водит в состояние колебаний голосовые складки. Колебания голосовых складок образуют основной тон голоса. Частота основного тона зависит и от собственно физических особенностей складок (их длины и толщины: у мужчин, например, складки более длинные и массивные, основная частота голо­са ниже, чем у женщин), и от степени натяжения складок (это дает возможность изменять частоту ко­лебаний складок, т. е. изменять основной тон на протяжении высказывания).

В природе вообще, и в речи особенно, чаще всего мы встречаемся со сложными звуками. Самый простой пример сложного звука - колеблющаяся струна: если мы приведем струну в состояние коле­бания, то получим самый низкий тон, который она может издавать (этот тон называется основным то­ном); кроме основного тона образуется и звук более высокий по частоте (каждая из двух половинок струны колеблется отдельно и при этом частота колебаний в 2 раза больше, чем частота колебаний ос­новного тона); практически струна может совершать колебания с частотой в 2, 3, 4, 5 и т. д. раз более высокой, чем частота основного тона; эти колебания - обертоны, их основное свойство заключается в том, что их частота всегда в кратное число раз выше частоты основного тона, а интенсивность тем слабее, чем выше частота.

Очень часто возникают колебательные движения, которые образуют и основной тон, и оберто­ны. Голосовые складки человека, которые мы можем сравнить с колеблющимися струнами, издают как раз такие сложные звуки. Наличие сложных колебательных движений, образующих как основ­ной тон, так и обертоны, - одна из причин возникновения сложных звуков.

Чтобы понять другую причину возникновения сложных звуков, нужно обратиться к явлению ре­зонанса. Объем воздуха, заключенный в полое тело, имеет всегда собственные частотные характе­ристики, т. е. имеет собственную частоту колебаний. Если к нему поднести какой-либо источник звука, частота колебаний которого совпадает с собственной частотой полого тела, то звук станет на­много громче, так как воздух, заключенный в этот объем, начинает колебаться с собственной часто­той и усиливает громкость исходного звука. Такое полое тело называют резонатором. Собственная частота резонатора может совпадать или с основным тоном исходного звука, или с каким-нибудь из обертонов. В первом случае усиливается основной тон; во втором - один из обертонов. Сложный звук, содержащий основной тон и обертоны, может значительно измениться по качеству, если один из обертонов будет усилен.

Надгортанные полости - ротовая, носовая, полость глотки - являются резонаторами, собствен­ные частоты которых могут значительно изменяться от того, какое положение занимают язык, губы, мягкое небо, и в зависимости от того, какой звук в данный момент произносится.

Источник звука вызывает в системе резонаторов собственные колебания, так что звуки, которые
мы обычно слышим, - это сложные звуки, являющиеся результатом преобразования звука, возни­
кающего в источнике, резонансной системой надгортанных полостей. Собственные частоты резона­
торов наиболее усилены в спектральной картине звука. Эти усиленные частоты называют форман­
тами звука, так как они формируют специфическое звучание каждого гласного и согласного. Основ­
ной тон является в таком спектре самым сильным, а обертоны тем слабее, чем выше их частота.
Изображение звука, получающегося в результате взаимодействия источника и резонаторов, таково:
одни обертоны, по частоте близкие к собственной частоте резонаторов, т. е. к частоте формант, ока­
зываются усиленными; другие обертоны, и даже основной тон, ослабляются под влиянием частот­
ных характеристик резонаторов.

5-616

17

Чтобы охарактеризовать какой-либо сложный звук акустически, необходимо получить представ­ление о его основном тоне, о частоте обертонов основного тона и об относительной интенсивности всех его частотных составляющих (т. е. о том, как основной тон и обертоны относятся друг к другу по интенсивности). Эти данные мы получаем при спектральном анализе звука.

Акустические признаки - это признаки, в количественной форме отражающие физические ха­рактеристики речевых сигналов, выделяемые и измеряемые в ПЭВМ с помощью программно-математического обеспечения.

Спектр, представляющий совокупность значений амплитуд гармоник, называется амплитудно-частотным спектром данного колебания. Спектр звука в определенной степени влияет на субъектив­ное восприятие тембра звука, его субъективную окраску, независимую от громкости и высоты.

Единицей измерения частоты является герц. Когда о звуке говорят, что его частота - 100 Гц, это значит, что он образуется при 100 колебаниях в секунду. Диапазон речевых частот, т. е. частот, кото­рые участвуют в образовании звуков речи, - от 50 до 8600 Гц, - это только часть всего диапазона зву­ков, слышимых человеческим ухом. Звуки разной частоты имеют разные пороги слышимости и раз­ные пороги болевого ощущения, так как чувствительность уха к разным частотам различна. В связи с этим и восприятие громкости звука зависит от его частоты: два звука с разной частотой будут воспри­ниматься как равногромкие при разных уровнях звуковых давлений. Порог слышимости тона 50 Гц лежит примерно на 52 дБ выше порога слышимости тона 1000 Гц, что свидетельствует о большей чувствительности уха к частоте 1000 Гц. Чтобы тоны, лежащие ниже 1000 Гц, воспринимались как одинаковые по громкости, их сила должна быть тем больше, чем меньше их собственная частота.

Звук, возникающий в результате колебаний голосовых складок, содержит кроме основного тона большое число обертонов. О качестве этого звука нельзя судить по непосредственным слуховым впечатлениям, так как обычно слышат результат его преобразования в надгортанных полостях.

Кроме голоса, возможны и другие источники звука - шумовые: турбулентный и импульсный. Турбулентный шум образуется при наличии сужения в каком-либо месте артикуляционного тракта. В результате воздушный поток, поступающий из легких по относительно широкому проходу, в мес­те сужения создает вихревые потоки, вызывающие специфический шум, который мы слышим при образовании таких согласных, как [Ш], [С], [X].

Импульсный источник, вызывает, например, звук при образовании согласных [П], [Т], [К], когда происходит резкое прерывание воздушной струи, создается избыточное воздушное давление за ме­стом смыкания артикуляционных органов, а затем его внезапный спад при раскрытии смыкания.

При образовании речевокальных звуков действуют или один из этих трех источников, или два, или все три. При производстве гласных источником звука являются колебания голосовых складок; для глухих щелевых согласных источник звука - турбулентный, а для звонких щелевых согласных -и голосовой, и турбулентный; звонкие взрывные согласные образуются и при участии импульсного, и при участии голосового источников. Участие различных источников звуков при образовании тем­бра голоса и тембра речи до сих пор не было описано и входит в задачи нашего исследования.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: