Физические и акустические свойства звука. Акустическая характеристика звуков речи. Язык активные органы

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).

Акустические свойства звука.

Звуки речи, произнесенные человеком в результате процессов взаимодействия ЦНС и периферийных органов речи, представляют собой, как и любой звук в природе колебательное движение упругой среды. Каждый звук независимо от того, причиной чего он является, обладает определенными качественными характеристиками: высота, сила (интенсивность), тембр. Звуки речи обладают всеми характеристиками.

Высота звука зависит от частоты колебаний голосовых связок. Чем чаще колебания, тем звук выше. Единицы измерения высоты звука – Гц. Гц соответствует одному полному колебанию в секунду. При этом, полное колебание - это отклонение колеблющегося тела в обе стороны от состояния покоя. Если источник звука производит 200 колебаний в секунду, то при этом порождается звук с частотой в 200 Гц. Звуки характеризуются определенной интенсивностью (силой). Сила звука – это количество энергии проходящей за одну секунду через 1 см 2 площади расположенный перпендикулярно направлению звуковой волны. Сила звука зависит от амплитуды или размаха колебания. Чем больше колебаний, тем сильнее звук. Силу следует отличать от громкости.

Тембр звука – результат совокупности основного тона и парциальных тонов. Т.е. это результат сложных колебательных движений, дающих звуковую волну. Звуки речи возникают как результат колебания голосовых связок, при произнесении звука в зависимости от движения речевых органов изменяются объем и форма надгортанных резонаторных полостей. Т.е. они принимают определенную конфигурацию, характерную только для данного звука. Полость носа не может менять конфигурацию. Возникший в гортани сложный тон видоизменяется резонансом надгортанных полостей. В акустике под резонансом понимается свойство полых тел, или других устройств передающих звуковую энергию, избирательно усиливать или ослаблять интенсивность звуковых колебаний, поступающих из какого-либо источника. Некоторые его составляющие усиливаются, другие ослабляются. Область усиления частот или иначе область концентрации звуковой энергии называется формантой . Формантная структура звука определяет его спектр. Спектр – существенная характеристика звука.
Количественная характеристика звука – длительность. Звуки различаются по своей долготе (количеству времени, употребляемому при их произнесении). Длительность звуков связана с различными причинами:

Темп речи. Абсолютная и относительная длительность звука. При этом важно различать два разных типа длительности: фонетический и фонологический. Фонетический тип связан с рядом чисто фонетических условий. Например, в русском языке длительность гласных в связанной речи зависит от ударения: ударный длиннее предударного, а предударный будет длиннее заударного и второго предударного. Длительность может зависеть и от других фонетических условий: положение звука в слове перед тем или иным согласным, его место в слове и т.д. Фонологический тип представляет собой случай, когда долгота и краткость звука является их постоянным признаком и можно установить в языке противополагающиеся ряды долгих и кратких звуков. Фонологические признаки: огубленность и неогубленность, подъем.

ДЗ: Белошапкова конспект «Акустическая классификация звука». «соотношение ак. и артикуляционной классификации звука».

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.

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.