Акустические свойства языка. Акустические свойства звуков речи. Определение фонетики как науки. Разделы фонетики

Звуки речи, как и другие окружающие нас звуки, представляют собой результат особых колебательных движений воздушной среды. Различают два основных типа звуков: музыкальный тон (результат ритмических колебаний) и шум (результат неритмических колебаний). При образовании звуков речи колебания воздуха создаются органами речи. Ритмические колебания – тоны – создаются голосовыми связками, неритмические – шумы – возникают при преодолении потоком воздуха, выдыхаемого из лёгких, различных преград, которые создаются в полости рта языком и губами.

Таким образом, все звуки русского языка делятся на гласные и согласные . При образовании гласных звуков обязательно принимают участие голосовые связки, поэтому образуется тон. При этом в полости рта нет препятствий на пути потока воздуха, поэтому нет и шума. При образовании согласных в ротовой полости всегда создаются разного рода преграды, которые должна преодолеть воздушная струя, а следовательно, возникает шум при наличии или отсутствии работы голосовых связок.

Это важное отличие гласных и согласных. Но есть и другие отличия. М.В.Панов в экспериментальном учебнике русского языка для 5 класса приводит такое объяснение: «Гласные – ртораскрыватели. Чем громче их произносим, тем шире раскрываем рот. Согласные – ртосмыкатели. Чем громче их надо произнести, тем плотнее надо сжать рот. Произнесите сначала тихонько, а потом громко: а! А! Заметили, что рот во втором случае хочет шире открыться? Произнесите сначала тихонько, а потом громче: с! С! Заметили: когда громче, то язык стремится плотнее примкнуть к зубам? Гласные легко кричать. Крикните: а! о! э! у! и! Легко? Согласные, напротив, трудно кричать, а некоторые просто нельзя. Сердито накричите на своего соседа по парте: п! к! н! г! ш! ц! Получилось?» Заметим, что данное толкование удобно для использования и в начальных классах при объяснении разницы между гласными и согласными звуками.

С акустической точки зрения согласные звуки не являются однородными. В зависимости от степени участия тона и шума различаются согласные сонорные (от лат. sonōrus – звучный ) и шумные . При произношении сонорных согласных тон значительно преобладает над шумом.

К сонорным относятся звуки [м], [м`], [н], [н`], [р], [р`], [л], [л`], [й`].

Основным составляющим элементом шумных согласных является шум, который возникает в момент преодоления воздушной струёй преграды в полости рта. При этом в зависимости от работы голосовых связок шумные делятся на звонкие и глухие согласные. Шумные звонкие согласные образуются при помощи шума с добавлением тона (т.к. «включаются» голосовые связки). В практике учителей начальных классов часто используется удобный для младших школьников способ различения звонких и глухих согласных: нужно положить ладонь на горло и поочерёдно называть согласные звуки. При произношении звонких согласных под пальцами ощущается лёгкая вибрация, создаваемая колебаниями голосовых связок, а при произношении глухих такой вибрации нет.

К шумным звонким относятся: [б], [б`], [в], [в`], [д], [д`], [з], [з`], [ж], [ж`:], [г], [г`].

В образовании шумных глухих тон не участвует, слышен только шум: [п], [п`], [ф], [ф`], [т], [т`], [с], [с`], [ш], [ш`:], [к], [к`], [х], [х`], [ц], [ч`].

Как видим, большинство шумных согласных образуют соотносительные пары: [б] – [п], [з`] – [с`] и т. д. Такие согласные называются парными по звонкости-глухости . Те же шумные согласные, которые на имеют парного звонкого ([ц], [ч`] и т. д.) – непарные .

Акустическую характеристику звуков речи можно представить в виде такой схемы:

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Предмет и задачи фонетики
Предметом изучения фонетики является вся звуковая система языка: звуки в потоке речи, их закономерные чередования, сочетаемость, акустические и артикуляционные характеристики. Кроме того, в фонетик

Понятие звука и буквы
Изучение русского языка в младших классах начинается с того, что учитель постепенно знакомит учеников со звуками, а затем с буквами, которыми данные звуки обозначаются на письме. Учебники и програм

Фонетическая транскрипция
Устная речь, являющаяся объектом рассмотрения фонетики, отличается от письменной, фиксирующей звучащую речь в буквенных обозначениях. Но при изучении фонетики возникает необходимость точно охаракте

Фонетические единицы русского языка
Наша речь не является непрерывным потоком звучания. Она членится на отрезки, выделяемые разного рода паузами. Ведь для понимания смысла сказанного важна не только последовательность грамматически с

Гласных звуков
Разная артикуляция (работа органов речи) позволяет произносить звуки, отчётливо отличающиеся друг от друга. Качество гласного звука зависит от положения языка и участия губ в процессе образования д

Согласных звуков
Артикуляция согласных звуков сложнее артикуляции гласных. Основная особенность образования согласных состоит в том, что речевой аппарат создаёт преграду в виде смыкания или сближения органов речи.

Слог. Слогоделение
Наша речь членится на разные по продолжительности отрезки. Вспомним, что одной из единиц такого членения является слог (см. § 4). В современном русском языкознании существуют различные тео

Звуковые изменения в потоке речи
Звуки в потоке речи очень редко употребляются изолированно. Обычно они тесно связаны друг с другом и подвергаются различным изменениям. Если такие изменения происходят в пределах одной и той же мор

Позиционные изменения гласных звуков
Чередование гласных звуков зависит в первую очередь от их положения по отношению к ударному слогу. В нём гласные звучат наиболее отчётливо, поэтому позиция гласного в ударном слоге называется

Позиционные изменения согласных звуков
Позиционные чередования согласных связаны с положением звука в слове, а также с влиянием звуков друг на друга. Как и для гласных звуков, для согласных тоже существуют сильные и слабые позиции. Одна

Понятие фонемы
Одной из основных фонетических единиц языка является звук – минимальная речевая единица (см. § 4). Следовательно, легко предположить, что именно звук выполняет смыслоразличительную функцию: [пыл] –

Состав фонем современного русского языка
Поскольку фонема определяется по своему сильному варианту, достаточно легко подсчитать количество гласных и согласных фонем русского языка: их столько, сколько звуков в сильных позициях. Однако не

Фонематическая транскрипция
Звуковой состав слова передаётся при помощи фонетической транскрипции, учитывающей всё многообразие звучащей речи (см. § 3). Фонетическая транскрипция имеет большое значение для фиксации акустическ

Знаки фонетической транскрипции
[а] [о] гласные в сильной позиции

Гласных звуков
В основе лежит таблица, представленная в «Русской грамматике» (М.: Наука, 1980). звуки характеристика подъём

Согласных звуков
В основе лежит таблица, представленная в «Русской грамматике» (М.: Наука, 1980) звуки участие голоса и шума

Фонетический анализ слова
І. Порядок характеристики слога: 1. Ударный или безударный слог. 2. Прикрытый или неприкрытый. 4. Открытый или закрытый.

Высота звука зависит от количества колебаний в единицу времени. От увеличения количества колебаний высота звука повышается, от уменьшения – понижается. Высоту звуков измеряют герцами – одно колебание в секунду (Герц – нем. физик). Человеческое ухо воспринимает звуки от 16 до 20 000 герц. Изменения высоты звуков в речи создает интонацию, мелодику речи.

Сила звука (громкость) определяется амплитудой колебаний звуковой волны: чем больше амплитуда, тем сильнее звук. В речи сила звука связывается с понятием о силовом ударении. Сила звука воспринимается слушающим как громкость.

Длительность или долгота звука связана с продолжительностью данного звука во времени с его количеством колебаний: в русском языке, например, гласные под ударением длительнее безударных.

Тембр звука (собственное звучание звука). Тоны и шумы взаимодействуют в ротовом и носовом резонаторах, создавая индивидуальные тембры звуков, по которым мы и узнаем звуковую речь наших знакомых и родных.

Характер колебательных движений. Большую роль в акустической окраске звуков играет характер колебательного движения: если оно совершается ритмически, то есть через определенные интервалы повторяются такие же периоды, то такая звуковая волна создает музыкальный тон (гласные); Если же колебательное движение прерывается, то ухо воспринимает такой звук как шум (согласные).

4.Акустическая классификация звуков речи.

Акустическая классификация строится на звуковых (акустических) признаках. К акустическим признакам звука относятся звучность, сила и высота.

По звучности различают вокальные и невокальные звуки. Вокальными являются гласные и сонорные согласные, а невокальные – шумные согласные.

По силе звуки делятся на консонантные и неконсонантные . Консонантные – это слабые звуки, к ним относятся все согласные, а неконсонантные звуки – это сильные звуки, к ним относятся все гласные.

По высоте звуки делятся на высокие и низкие . К высоким относятся гласные звуки переднего ряда, а также переднеязычные и среднеязычные согласные звуки. К низким относятся все остальные гласные и согласные звуки.

Так, например, звук [о] - вокальный, неконсонантный, сильный, низкий, а звук [д] – невокальный, консонантный, слабый, высокий.

5.Понятие об артикуляции. Речевой аппарат, его устройство и функции отдельных частей.

Артикуляция – это работа органов речи: легких; дыхательного горла; гортани; голосовых связок, расположенных поперек гортани; полости рта, полости губ, языка и др.

Легкие 

Связки 

Артикуляционный аппарат

Зубы пассивные органы

Небо

Язык активные органы

Нижняя челюсть

Артикуляция состоит их трех моментов: экскурсии, выдержки и рекурсии.

Экскурсия – это начальный момент, когда органы речи готовятся к произношению.

Выдержка , или центральный момент, - это момент произношения звука, его звучания.

Рекурсия – заключительный момент, когда органы речи завершают произношение.

При артикуляции гласных звуков активную роль играют язык и губы. В артикуляции согласных звуков участвуют не только язык и губы, но и небо. Например, звук [у] образуется посредством губ (они округлены), а звук [р] – вибрацией кончика языка.

Звуки как явление физическое являются результатом колебательных движений воздушной среды. Звуки речи представляют собой частный случай звуков вообще: это звуки, производимые произносительным аппаратом человека и воспринимаемые его слуховыми органами. Источники звуков речи разделяются на голосовые и шумовые. Голосовой источник возникает при колебании голосовых связок; он порождает гласные и звонкие согласные. Колебания голосовых связок являются периодическими (точнее - приблизительно периодическими ). Шумовые источники представлены двумя типами. Турбулентный источник возникает при сужении в каком-либо месте речевого тракта, когда по нему проходит воздушная струя. Таким способом образуются щелевые согласные. Импульсный источник возникает при резком раскрытии смычки произносительных органов, что порождает короткий, резкий щелчок, характеризующий образование взрывных согласных.

Акустические характеристики звуков речи

При описании звуков речи рассматривают как объективные свойства колебательных движений - их частоту, силу, спектральный состав, так и те звуковые ощущения, которые так или иначе соответствуют этим свойствам, - высоту, громкость, тембр. Таким образом, у звуков речи имеются объективные характеристики, не зависящие от восприятия, и субъективные характеристики, обусловленные тем, что звуки воспринимаются человеком.

Частота и высота звука

Частота звука определяется числом колебаний голосовых связок. Чем чаще происходят колебания, тем больше частота звука. Частота колебаний голосовых связок зависит от их массивности - длины и толщины. Чем длиннее и толще связки, тем меньше колебаний они совершают. У мужчин связки длиннее и толще, поэтому и голоса у них, как правило, ниже, чем у женщин. Единицей измерения частоты колебаний служит герц (Гц). Так, звук частотой 200 Гц образуется при 200 колебаниях в секунду. Ухо человека способно воспринимать звуки в диапазоне от 16 до 20 000 Гц. В то же время частотные характеристики звуков человеческой речи располагаются примерно в пределах от 50 до 10 000 Гц.

Среди звуков речи различаются тоны и шумы. Звуки, возбуждаемые периодическими колебаниями, являются тонами; возбуждаемые непериодическими колебаниями - шумами. Гласные звуки - это в основном тоны, согласные - шумы. Периодическими являются колебания, периоды которых равны. Периодом колебания называется отрезок времени, за который совершается одно полное колебание.

Высота звука есть ощущение его частоты. Звуки, характеризующиеся большей частотой, воспринимаются как более высокие. Единицей измерения высоты звука является мел. В целом ощущение высоты звука растет с увеличением его частоты. До частоты 500 Гц высота строго пропорциональна числу колебаний. Так, звук в 200 Гц по сравнению со звуком в 100 Гц воспринимается как более высокий в два раза. После частоты 500 Гц и особенно 1000 Гц ощущение высоты отстает от объективной частоты, т.е. звук частотой, например, 10 000 Гц по сравнению со звуком 1000 Гц оценивается как более высокий, но не в десять раз, а только в три раза.

Сила (интенсивность) и громкость звука

Сила звука определяется амплитудой (размахом) колебательных движений источника звука - голосовых связок. Чем больше амплитуда, т.е. отклонение колеблющегося тела от исходной точки (точки покоя), тем интенсивнее звук. В зависимости от амплитуды изменяется звуковое давление, добавочное к атмосферному, на барабанные перепонки. Оно измеряется силой, действующей на единицу площади. Минимальная сила звука, воспринимаемая слухом при данной частоте, называется порогом слышимости , максимальная сила - порогом болевого ощущения. Этими порогами снизу и сверху ограничена область слухового восприятия человека. Силу звука в акустике принято измерять в условных единицах - децибелах (дБ). Для частоты 1000 Гц уровень силы звука, соответствующего порогу слышимости, равен 0 дБ, а соответствующего порогу болевого ощущения - 130 дБ. Звуковое давление на втором пороге при той же частоте в три миллиона раз превышает давление на первом пороге.

Сила звука (объективная характеристика) оценивается слухом как его громкость (субъективная характеристика). Увеличение звукового давления (силы) приводит к увеличению громкости, уменьшение силы - к уменьшению громкости. Между силой звука и громкостью существует довольно сложная зависимость, определяемая частотой. Звуки, одинаковые или близкие по силе, но различные по частоте, могут восприниматься как звуки различной громкости. Так, звуки с частотой от 1000 до 3000 Гц воспринимаются как более громкие, чем звуки с частотой 100-200 Гц. Наоборот, как равногромкие воспринимаются, например, звуки силой 40 и 80 дБ при частоте соответственно 1000 и 2000 Гц. В пределах частотного диапазона (от 100 до 8000 Гц), в котором располагаются звуки человеческой речи, уровни громкости и силы различаются незначительно. Поэтому громкость часто характеризуют лишь через уровень силы. Вот примерные характеристики некоторых звучаний: порог слышимости - 0 дБ, тиканье ручных часов - 20 дБ, шепот - 40 дБ, речь вполголоса - 60 дБ, громкая речь - 80 дБ, симфонический оркестр - 100-110 дБ, порог болевого ощущения -130 дБ.

Спектр и тембр звука

Объективной характеристикой звука является спектр. Но мы подойдем к этому понятию, идя от более традиционного и более ясного понятия "тембр". Оно основывается на понятиях сложного звука и резонанса.

Голосовые связки человека можно сравнить со струнами. При колебании струны как единого целого возникает тон, называемый основным тоном. Он характеризуется наибольшей силой и самой низкой частотой, которую может издавать струна. Но одновременно с колебанием целой струны колеблются и ее части: половина, треть, четверть и т.д. При этом возникают тоны, которые в два, три, четыре и т.д. раза выше основного тона; они называются обертонами. У звука с частотой основного тона 100 Гц обертоны будут в 200, 300, 400 Гц и т.д. Из сочетания основного тона и обертонов создаются сложные звуки. Именно сложные звуки порождаются голосовыми связками.

Другая причина возникновения сложных звуков заключается в явлении резонанса , т.е. в способности полых (пустых внутри) тел, называемых резонаторами , в силу того, что они имеют собственную частоту колебаний, реагировать на частоты, порождаемые источником звука - голосовыми связками. Резонаторы в основном усиливают обертоны, составляющие сложный звук, но могут и избирательно ослаблять их. Таким образом, у звука с частотой основного тона в 100 Гц могут оказаться усиленными и одновременно ослабленными разные обертоны. В итоге возникают такие сложные звуки, которые характеризуются различным тембром. Соотношение относительной силы основного тона и накладывающихся на него обертонов создает гармоническую структуру звука, которая определяет его тембр. Тембр звука надо отличать от тембра голоса, который индивидуален для каждого человека.

Сложный звук, возникший в гортани в процессе артикулирования вследствие постоянного изменения конфигурации надгортанных резонаторных полостей (глотки и рта) определенным образом видоизменяется: одни его составляющие усиливаются, другие ослабляются. Полость носа также является резонатором, но она свою конфигурацию не меняет. В силу особенностей устройства речевых резонаторов они реагируют не на конкретные частоты, а на области, полосы частот, например полосы от 1000 до 2000 Гц. Области усиления частот, или иначе - области концентрации звуковой энергии, называются формантами. Формантная структура звука определяет его спектр. Ею характеризуются главным образом гласные, причем наиболее непосредственно их лингвистические характеристики связаны с частотным положением нижних формант - 1-й и 2-й. Спектр звука в определенной степени влияет на субъективное восприятие тембра. Понятие спектра было введено в акустику по аналогии со спектром света в оптике. Разработка спектрального анализа звуков началась в 1920-1930-х гг. в связи с развитием электроакустической, а позднее электронной и компьютерной техники.

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).

Акустический аспект фонетики – это изучение звуков речи с точки зрения их физических характеристик. Звук – это волновое колебание воздушной среды, возникающее в результате движения какого-либо физического тела. При производстве звуков речи в роли движущихся тел выступают различные органы речи: эластичные мышцы в гортани – голосовые связки, а также язык, губы и т.д.

Речевой сигнал представляет собой сложные звуковые колебания, распространяющиеся в воздушной среде. Звук речи – это минимальная единица речевой цепи, возникающая в результате артикуляции человека и характеризующаяся определенными акустическими свойствами.

Источниками возникновения речевых звуков в артикуляторном тракте являются:

Шумовой (вихревой) – сужение произносительного тракта;

Взрывной – резкое раскрытие смычки, изменение давления воздуха.

Акустика различает в звуке следующие основные признаки: высоту, силу, длительность и тембр.

Высота звука зависит от частоты колебаний, т.е. от числа полных колебаний в единицу времени. Чем больше колебаний приходится на единицу времени, тем выше звук. Человеческое ухо может воспринимать колебания в пределах от 16 герц до 20 000 герц, т.е. различает высоту звука в этом диапазоне. Звуки ниже 16 гц – инфразвуки и звуки выше 20 000 гц – ультразвуки человеческое ухо не воспринимает. Голосовые связки могут производить колебания от 40 гц до 1700 гц. Фактически же диапазон человеческого голоса находится в пределах от 80 гц (бас) до 1300 гц (сопрано). В речи средний диапазон мужского голоса равен 80-200 гц, женского – 160-400 гц [см. об этом Гируцкий 2001].

Сила звука зависит от амплитуды колебания. Чем больше амплитуда колебания, тем сильнее звук. Сила звука измеряется в децибелах. Звуки человеческого голоса находятся в пределах от 20 дБ (шепот) до 80 дБ (крик). Человеческое ухо способно воспринять силу звука до 130 дБ. От более сильных звуков человек может оглохнуть.

С точки зрения восприятия сила звука называется громкостью. Громкость зависит не только от силы звука, но и от его высоты: звуки одинаковой силы, но разной высоты воспринимаются как звуки различной громкости.

Длительность звука (долгота) – продолжительность звука во времени. Для языка важна относительная долгота звука. Например, ударные гласные в большинстве языков длительнее безударных. Длительность звуков речи – от 20 до 220 милисекунд.

Колебательные движения могут быть ритмичными, упорядоченными и аритмичными, неупорядоченными. Ритмичные колебания производят звуки определенной, устойчивой частоты – тоны. Аритмичные колебания производят звуки неопределенной, неустойчивой частоты – шумы. Равномерные колебания – это колебания голосовых связок. В результате такого колебания получается тон (голос). Неравномерные колебания – это колебания других частей речевого аппарата, в частности, колебания произносительных органов в ротовой полости в момент преодоления воздушной струей той или иной преграды. Такой звук называется шумом.

В звуках речи часто тон и шум объединяются в один смешанный тоно-шумовой звук. По соотношению тона и шума звуки речи можно разделить на следующие типы:

Тон Тон + Шум Шум + Тон Шум

Гласные Сонорные Звонкие согласные Глухие согласные

С точки зрения акустики различие между тонами и шумами состоит в следующем. Воздушная частица одновременно может осуществлять несколько периодических колебаний, имеющих разную частоту (разное количество колебаний за единицу времени). Если одновременно осуществляются простые колебания, частоты которых соотносятся кратно (в виде правильных дробей), то они складываются в сложное колебание, которое тоже оказывается периодическим (т.е. повторяющимся одинаковым образом через равные промежутки времени). Всякие сложные периодические колебания называются тонами (гармонические звуки).

Негармонические звуки (шумы) являются результатом сложения таких простых колебаний, частоты которых имеют некратное соотношение (в виде бесконечных непериодических дробей). Такие сложные звуки не могут быть периодическими (нельзя найти равные временные промежутки, в течение которых одинаковым образом повторялось бы сложное колебание) [см. об этом: Широков 1985].

Тоновые звуки речи (гласные, сонорные, звонкие согласные) возникают при гармонической вибрации напряженных голосовых связок. Шумные звуки речи (глухие и звонкие согласные) возникают при преодолении выдыхаемым воздушным потоком разного рода препятствий, создаваемых на его пути произносительными органами.

Для образования звуков речи важную роль играет резонанс. Резонанс возникает в замкнутой воздушной среде (например, в ротовой или носовой полости). Явление резонанса состоит в том, что колебание звучащего тела вызывает ответные колебания другого тела или воздуха, находящегося в полом сосуде, в замкнутом пространстве. Резонатор резонирует на определенную частоту колебаний и усиливает их. Резонанс – это возрастание амплитуды колебания под воздействием других колебаний той же частоты. Например, собственные звуковые колебания голосовых связок могут усиливаться различными резонаторами полости рта, носа или глотки. При этом необходимо, чтобы колебания резонатора совпадали по частоте с колебаниями голосовых связок.

Колебания физического тела, создающего звук, обычно происходят в целом и в отдельных его частях. Тон, создаваемый колебанием всего тела, называется основным. Основной тон, как правило, самый высокий в звуке. Тоны, порождаемые колебаниями частей тела, называются частичными, или обертонами. Обертоны имеют большую частоту, чем основной тон. Они придают звукам ту качественную характеристику, которую называют тембром. Тембр отличает один звук от другого, а также произношение одного и того же звука разными лицами.

Благодаря движениям органов речи форма и объем резонатора меняются, что ведет к появлению различных резонаторных тонов.

Звук речи – не простое колебание воздушной струи, а сложение нескольких одновременных колебаний. На основной тон (это самая низкая по частоте составляющая звука) накладываются обертоны. Количество и соотношение друг с другом этих колебаний могут быть самыми разными. Большое знчение имеет соотношение амплитуд разных тонов, из которых складывается данный звук. Например, если основной тон звука имеет частоту в 30 гц, а обертоны имеют частоты в 60, 120, 240 и т.д. герц (кратные частоте основного тона), то возможны различные соотношения амплитуд частот основного тона и обертонов. Тембр звука зависит не только от числа и частот амплитуд обертонов, наслоившихся на основной тон, но и от соотношения амплитуд всех тонов, образующих звук.

Все эти составляющие фиксируются точными физическими приборами, в частности, спектрографом, который переводит воздушные колебания в электромагнитные, а электромагнитные – изображает в виде особого рисунка с зачерченной частью спектра – спектрограммы.

Сложный звук с помощью электроакустических приборов раскладывается на составляющие его тоны и представляется в виде спектра звука. Спектр – частотный состав звука. Спектр – это графический «портрет» звука, показывающий, как именно сочетаются в нем колебания разной силы и частоты. В спектре фиксируются полосы концентрации частот – форманты. Совокупность формант и межформантных областей дает спектр звука. Спектрограмма звука похожа на тонкую штриховку, в которой формантам соответствуют более густые пучки линий (см. рис.5).

Спектрограмма русских звуков [и] [ы]

(См. Норман 2004: 213)

По вертикальной шкале отложена частота колебания в герцах, а по горизонтали показана сила звука. Акустические характеристики этих двух гласных звуков различны.

Для «опознания» и описания звуков речи обычно достаточно двух первых формант. В частности, можно считать, что тембр звука [и] определяется сочетанием колебаний с частотой примерно 500 и 2500 герц, тембр [ы] – 500 и 1500 герц. Для [о] эти величины равны 500 и 1000 герц, для [у] – 300 и 600 герц, [а] – 800 и 1600 герц и т.д. Причем в речи разных людей эти величины могут слегка варьироваться, что зависит от высоты основного тона, обусловленной строением речевого аппарата. Но соотношение их остается постоянным. Например, форманты [и] соотносятся примерно как 1: 5, форманты [о] – как 1: 2, форманты [у] – тоже как 1: 2, но при условии, что и первая, и вторая форманта ниже, чем у [о].

Частота формант определенным образом связана с артикуляционными свойствами гласных. Частота первой форманты зависит от подъема гласного (чем более открытый гласный, т.е. чем ниже его подъем, тем выше частота первой форманты, например, у [а] и, наоборот, чем более закрытый гласный, т.е. чем выше его подъем, тем частота ниже, например, [и], [ы], [у]). Частота второй форманты зависит от ряда гласного (чем более передний гласный, тем выше частота второй форманты, например, [и]). Лабиализованность гласных понижает частоту обеих формант. В соответствии с этим гласные верхнего подъема [и, ы, у] имеют наиболее низкую по частоте первую форманту, а гласный нижнего подъема [а] имеет наиболее высокую первую форманту. Наиболее высокую вторую форманту имеет нелабиализованный гласный переднего ряда [и], а наиболее низкую – лабиализованный гласный заднего ряда [у].

Формантная характеристика согласных звуков, как правило, более сложная. В экспериментальной фонетике получены точные данные о тоновом и формантном составе различных звуков разных языков.

Важнейшим акустическим признаком согласных является характер нарастания шума в начале их звучания. По этому признаку различаются взрывные и щелевые согласные. Учитывается также спад шума в конце звучания. По этому признаку выделяются глоттализованные (смычно-гортанные согласные), при образовании которых происходит гортанная смычка в конечной фазе артикуляции, и неглоттализованные. Существуют и другие акустические признаки согласных.

Применение физической аппаратуры позволило фонетистам выделить и обобщить признаки, пригодные для описания звукового строя любого языка. Стремление описать все многообразие звуков человеческой речи на единых классификационных основаниях способствовало разработке универсальных классификаций, построенных по дихотомическому признаку. Каждый звук при таком подходе может быть охарактеризован через набор акустических параметров типа «вокальный – невокальный», «прерванный – непрерванный», «высокий – низкий», «диффузный – компактный» и т.д.

Экспериментальная (инструментальная) фонетика занимается не только отдельными звуками речи и их классификацией, она исследует также целые фрагменты связной речи – слова и высказывания. Звук в потоке речи соседствует с другими звуками, и это влияет на его акустические свойства. Звук «набирается» тех или иных качеств от своих соседей, вплоть до того, что бывает очень нелегко вычленить отдельный компонент из звучащего потока.

Для изучения звукового материала языка экспериментальная фонетика использует специальные приборы, позволяющие объективно регистрировать многие существенные физические свойства звуков. В числе этих приборов – кимографы, механически записывающие на особых лентах звуковые колебания воздуха, создаваемые произнесением отдельных звуков; осциллографы, переводящие звуковые колебания воздуха в колебания электрического тока и записывающие эти колебания; магнитофоны, записывающие и воспроизводящие звуки с той скоростью и последовательностью, которая нужна экспериментатору-фонетисту. Самыми сложными приборами являются электрические спектрографы, позволяющие записывать и анализировать «акустический состав» звука, «видеть» его фонетическое строение. При помощи электрических спектрографов получены точные данные, позволяющие вычислить тоновый и формантный состав различных звуков разных языков.

В настоящее время физические свойства звуков изучаются не только языковедами, но и психологами, инженерами, математиками, физиками.

Экспериментальная фонетика решает много прикладных, практических задач. В частности, она помогает совершенствовать средства телефонной связи и радиосвязи, звукозаписывающую и воспроизводящую аппаратуру. Электроакустические методы исследования позволяют идентифицировать говорящего по голосу, т.е. устанавливать, в случае необходимости, авторство речи. Актуальной для экспериментальной фонетики остается задача автоматического распознавания звучащей речи (понимания человеческой речи компьютером), а также проблема искусственного синтезирования речи на основе задаваемых машине акустических характеристик. Созданы специальные приборы – синтезаторы речи, которые на практике осуществляют эту задачу.