Акустическая теория речепроизводства

Итак, с точки зрения акустики речевой тракт представляет собой совокупность соединенных между собой воздушных резервуаров (полостей глотки, рта и носа), каждый из которых (и все они вместе) могут служить резонаторами. Чтобы заставить колебаться столб воздуха, заключенный в этих резервуарах, необходимо воздействовать на них какой-либо силой. Эта сила создается источником звука (который может находиться как в самом речевом тракте, так и за его пределами - например, голосовые связки). Существует два основных типа источников речевых звуков: голосовой (квазипериодический) - для звонких звуков, и шумовой (непериодический) - для согласных.

Шумовой источник может быть 1) импульсным (в случае смычных согласных), вызванным резким скачком давления в результате раскрытия смычки и быстро затухающим, или 2) турбулентным (с его участием образуются фрикативные согласные) - в этом случае колебания создаются воздушной струей, возникшей вследствие наличия сужения в речевом тракте и могут поддерживаться длительное время. Возможна и любая комбинация источников (т.е. при произношении одного звука их может быть сразу несколько): например, голосовой и турбулентный источники участвуют в образовании звонких фрикативных согласных; голосовой и импульсный - звонких смычных; турбулентный и импульсный - глухих аффрикат; голосовой, турбулентный и импульсный - звонких аффрикат.

В акустической теории речеобразования (АТР), создателем которой является шведский ученый Гуннар Фант, речь понимается как процесс фильтрации, в котором речевой тракт выступает в функции фильтра, пропускающего (усиливающего) только определенные частоты, порожденные источником звука, а именно те, которые близки или совпадают с его собственной частотой (рис. 5.3-5.5, 5.8, 25). Речевой тракт всегда выступает в качестве резонатора и часто - как источник звука.

Надгортанные полости являются резонаторами, собственные частоты которых могут довольно значительно изменяться в зависимости от положения артикулирующих органов, придающих им разный объем и форму (наибольшее значение имеет при этом длина резонатора, а также место и площадь его поперечного сечения). В акустической картине (спектре) звука наиболее усиленными оказываются те частотные области, которые совпадают с частотами резонатора. Эти частотные области называются формантами. (Более точное определение: форманты - это резонансные частоты речевого тракта определенной формы и объема, т.е. свойство только фильтра или передаточного тракта, а не источника - LPC. На практике же часто используется другое понимание этого термина: форманты - это гармоники, усиленные в результате резонанса, характеристика сигнала, результат модификации источника при помощи фильтра - FFT). Значения формант не всегда совпадают со значениями гармоник, особенно при большом значении ЧОТ, при котором гармоники расположены достаточно редко. Частоты формант (кроме ЧОТ) задаются, в первую очередь, конфигурацией речевого тракта, что позволяет соотнести их с определенным артикуляционным жестом и по частотам формант судить о положении артикулирующих органов.

Основное положение теории речеобразования: P(f) = S(f) * T (f) (где P ‑ звуковое давление; f - частота; S ‑ source, источник; T ‑ transfer function, передаточная функция речевого тракта); иначе говоря речевая волна является результатом воздействия одного или нескольких источников звука на фильтрующую систему речевого тракта.

При артикуляции согласных кроме резонансов в процессе речепроизводства могут возникать и антирезонансные явления, которые приводят к подавлению определенных частот (часто - до нуля) и возникновению антиформант (нулей).