Соотношение артикуляционных и акустических характеристик гласных

§ 61. Итак, звук речи — это результат модификации спектральных составляющих источника вследствие резонансов, возникающих в речевом тракте. Как уже говорилось, резонансы речевого тракта различной длины и формы называются формантами. Наиболее существенными характеристиками гласных являются значения первой и второй форманты, менее важной — положение третьей форманты^[1].

Частоты формант (кроме частоты основного тона) задаются в первую очередь конфигурацией речевого тракта, что позволяет соотнести их с определенными целевыми артикуляциями.

Значение первой форманты гласного прямо пропорционально величине выходного (ротового) отверстия (чем больше отверстие, тем выше первая форманта) и обратно пропорционально объему полости глотки (чем больше полость глотки, тем ниже Fj). С артикуляционной точки зрения оба эти параметра в значительной степени определяются подъемом языка при артикуляции гласного. Значение второй форманты обратно пропорционально длине ротового резонатора, которая, в свою очередь, соотносима с рядом гласного.

Сравним для примера гласные [и], [а] и [у]. У гласных верхнего подъема [у] и [и] величина выходного отверстия невелика (у [у] совсем мала вследствие лабиализации — рис. 29, 30), а ширина полости глотки довольно велика (особенно у [и] — за счет смещения языка вперед), поэтому значение Fj у этих гласных является минимальным. Наоборот, у гласного нижнего подъема [а| (рис. 31) величина выходного отверстия максимальна, а ширина полости глотки минимальна, поэтому значение F, максимально велико.

Рис. 29. Рентгенограмма (слева) и функция площади тракта (справа) для гласного [и].

Рис. 30. Рентгенограмма (слева) и функция площади тракта (справа) для гласного [у]

Рис. 31. Рентгенограмма (слева) и функция площади тракта (справа) для гласного [а]

Что касается длины ротового резонатора (расстояния от места наибольшего сужения до губ), то она является минимальной у переднего гласного [и] (и значение его второй форманты самое большое) и максимальной у заднего гласного |у|, при произнесении которого длина ротовой полости еще увеличивается за счет вытягивания губ (результатом чего является наименьшее значение F₂); гласный среднего ряда [а] в этом отношении занимает промежуточное положение (табл. 7).

Таблица 7

Зависимость значений первой и второй формант гласных от размеров выходного отверстия и размеров полостей рта и глотки

Абсолютные значения формант у разных людей могут варьировать в довольно широких пределах, но общая формантная структура (F-картина) с низкой ?_] — высокой F₂ для [и], низкими F_t и F₂ для [у] и высокой Fj — средней F₂ для [а] сохраняется всегда. F-картина гласного [е] очень похожа на F-картину [и] (хотя его первая форманта несколько выше, а вторая — несколько ниже), а F-картина [о] очень похожа на F-картину [у] (хотя обе его форманты несколько выше, чем у [у]). Гласный [э] по своей формантной структуре занимает среднее положение между [и] и |а|.

Соотношение артикуляционных (подъем и ряд) и акустических (значения Fj и F₂) свойств гласных приведено на рис. 32.

Рис. 32. Соотношение значений первой и второй форманты гласных.

с их рядом и подъемом Гласный [ы], в отличие от всех других гласных, в произношении большинства носителей русского языка имеет дифтонгический характер. Это проявляется в том, что вторая форманта [ы] постепенно повышается, часто доходя до значения, характерного для [и] (2200—2500 Гц). Гласный [ъ], как уже упоминалось ранее, характеризуется значением F_t около 500 Гц и F₂ около 1500 Гц, гласный [ь] — соответственно 400 и 1700 Гц.

Ударные гласные отличаются от соответствующих безударных большей длительностью, а заударные от всех остальных — значительно меньшей интенсивностью.

Типичные спектральные срезы гласных, на которых можно увидеть их формантные картины, приведены в Приложении Б на рис. 1—9. Форманты отражаются на этих рисунках в виде пиков.

Динамические спектрограммы гласных приведены в Приложении В на рис. 1. На них форманты отражаются в виде горизонтальных черных полос.

§ 62. Увеличение общей длины резонатора и уменьшение выходного отверстия приводит к понижению всех формант, а ее уменьшение — к повышению. Сужение в передней части ротовой полости ведет к сближению F₂ и F₃ за счет повышения F₂, а сужение в задней части — к сближению F₂ и F, за счет понижения F₂. При уменьшении расстояния, но частоте между двумя формантами их амплитуды увеличиваются, что приводит иногда к появлению общего максимума (это очень типично для F, и F₂ гласного [у]). Можно считать, что для трех основных гласных наиболее существенным является то, какие именно форманты сближаются: для [и] это F., и F₃, для [а] и [у] — F, и F., (но в разных областях) — рис. 33.

Рис. 33. Влияние формы тракта на его резонансные свойства

В потоке речи один и тот же акустический эффект может быть достигнут при помощи различных артикуляционных стратегий. Так, при произнесении [у] губы часто не вытягиваются, а для достижения того же акустического эффекта язык отодвигается дальше назад (ротовая полость удлиняется), при этом — чтобы не уменьшался объем полости глотки — опускается гортань.

Традиционно классификация гласных строится на основании артикуляционных параметров — положения губ и языка во рту, хотя положение гласных в традиционном трапецоиде точнее соотносится со значениями F, и F₂, чем с положением верхней точки языка на вертикальной и горизонтальной оси (ср. рис. 9 и 32). Кроме того, следует отметить, что для артикуляции гласного положение высшей точки языка не так важно, как место наибольшего сужения во рту (так, например, для [а] наибольшее значение имеет сужение между задней частью языка и стенкой глотки).

§ 63. Гласные и сонорные согласные отличаются от шумных согласных наличием видимой формантной структуры (F-картины). У шумных согласных вследствие действия антирезонансов и возможного отсутствия голосового источника F-картина (или ее низкочастотная часть) может быть не видна (скрыта). В этом случае принято говорить о локусной формантной картине, которая может быть восстановлена по движению формант соседних сонорных звуков. Локусы формант — эго те области в спектре шумных согласных, где должны находиться форманты, хотя они и не видны непосредственно на спектрограмме.

• [1] Необходимо иметь в виду, что все гласные имеют и нулевую форманту —частоту основного тона, но ее значение практически не зависит от свойств речевого тракта при произнесении конкретного гласного.