06-元音的声学性质

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元音和辅音的声学特征(丁红卫)

元音和辅音的声学特征
6
2. Human speech mechanism
Cross-section of the vocal tract
元音和辅音的声学特征
7
3. Representing the sounds of speech
Two ways to represent an ephemeral (短暂的), time-bound (时间界限的)
– Thyroid (tc 甲状腺)
– Cricoid (cc环状软骨)
– Arytenoid (ac杓状软骨) 元音和辅音的声学特征
20
4.2 How vocal folds vibrate
Vocal folds open, air pass unimpeded: – Voiceless
Vocal folds vibrate: – Voiced
Relationship between pitch and fundamental frequency – Not linear – But logarithmic
Linear: difference same 100Hz-200Hz, 300Hz-400Hz Logarithmic: 100Hz-200Hz(1:2), 300Hz-400Hz(1:1.5)
元音和辅音的声学特征
Dr. Hongwei Ding 丁红卫
元音和辅音的声学特征
1
Introduction
1. Introduction to phonetics 2. Human speech mechanism 3. Representing the sounds of speech 4. The larynx, voicing and voice quality 5. Vowels 6. Approximants 7. Plosives 8. Fricatives 9. Nasals

第二章元音

口腔是最重要的气流调节机关，而其中以舌和唇最灵活。
下唇可以在上唇和上齿之间移动，发出双唇音或唇齿音；作成圆拢状，发出圆唇音，可以作成扁平状，发出展唇音。这个动作虽然简单，却需要约二十条肌肉的合作。
舌头的运动更灵活，可以作向前或向后的移动，可以向上卷起，发出卷舌音，可以控制舌头和上颚全部阻塞，发出塞音或擦音，或者只部分阻塞，留下舌头的一边或两边让气流从空隙中流出，发出边音，可以控制舌头的某一部分和上齿或上颚的某一部分调节，发出不同发音部位的不同声音。舌头连接四条肌肉，不同的运动使用不同的肌肉控制。
是会漏气的。正常情况下，漏气造成的噪声也会参与语音功能，改变“口气”或“语气”等。
声带位于喉腔中部，由声带肌、声带韧带和粘膜三部分组成，左右对称。声带的固有膜是致密结缔组织，在皱襞的边缘有强韧的弹性纤维和横纹肌，弹性大。两声带间的矢状裂隙为声门裂。发声时，两侧声带拉紧、声门裂缩小、甚至关闭，从气管和肺冲出的气流不断冲击声带，引起振动而发声，在喉内肌肉协调作用的支配下，使声门裂受到有规律性的控制。故声带的长短、松紧和声门裂的大小，均能影响声调高低。成年男子声带长而宽，女子声带短而狭，所以女子比男子声调高。
咽腔是一个管道，从口的后部伸沿到食管的入口处。它既属于呼吸道也属于消化道。作为一个共鸣腔体它上连中咽腔（口咽腔）下连胸腔，它和人体内所有的管道一样，可以由它的纵向肌和轮肌来改变它的长度。在发声时每种不同声音的力度和音色以及不同的韵母，都要求它改变不同的形状。此外音质的优美与否在很大的程度上决定于咽腔的形状。
3、鼻腔的功能
气流离开喉咙进入「声腔」(vocal tract)，经过喉壁(pharynx)，分叉为两个通道：「口腔」(oral tract)、「鼻腔」 (nasal tract)。鼻腔开放时发出鼻音 (nasal)，鼻腔封闭发出口音(oral)。鼻腔开放时口腔封闭，发出鼻辅音(nasal consonant)，鼻腔和口腔同时开放时，发出鼻元音(nasal vowel)。

语言学概论课后习题

第一章语言和语言学第一节语言的性质和范围一、为什么说社会性是自然语言的本质属性？为什么说语言是人类最重要的交际工具？语言依存于社会，是社会的交际工具，社会性是自然语言的本质属性。

自然语言从形成到发展变化，直至消亡，都取决于社会意志和社会需要。

离开了社会，语言就不可能生存和发展。

1）自然语言是由特定的社会群体共同约定成俗的，而不是由个别人或少数人创造的；2）语言的发展变化也离不开社会，无论是新词的产生还是旧词的消亡，都取决于社会交际的需要；3）一种语言如果不再为社会交际所需要，不再作为社会交际而被使用，就会消亡，如古代拉丁语，中国古代鲜卑语、现代满语；4）由于自然语言由生到长到死整个生命过程都取决于社会，取决于社会交际的需要，而且从语言的功能来看，虽然语言有很多功能，但是社会交际功能是其本质功能，其他功能都是派生功能，所以说社会性是自然语言的本质功能。

语言是音义结合的符号，音义结合是社会约定俗成的。

1）语言是一种复杂的符号系统，是人类进行社会交际个思维认知的工具。

语言是人类社会最重要的交际工具，是社会联系的主要纽带。

（1914年列宁《论民族自决权》）2）语言是人类特有的交际工具，动物不具有；3）语言是适应社会交际需要产生和发展的，是人类用于言语交际和信息交流的工具；4）除语言外，人类也有其他的交际工具，但其他交际工具都可以归为副语言，是辅助性的交际工具，而语言是最重要的交际工具。

语言是独立的交际工具，是第一性的，表达功能最强，使用范围最广。

如果没有语言，那些依附于语言的副语言就不可能存在，而仅靠独立性副语言，是无法满足社会交际需要的；5）语言虽然有许多功能，但是社会交际功能是语言的本质功能，是其他功能的基础，因为语言就是为了适应社会交际需要而产生和发展的。

二、什么是符号？语言符号有什么特点？符号是具有某种代表意义的标识，来源于规定或约定成俗。

如果用甲事物代表乙事物，而甲乙事物之间并没有必然的联系，那么甲事物就是代表乙事物的符号。

元音和辅音的声学特征丁红卫

高舌位元音发音部位靠前，接近口腔前部；低舌位元音发音部位靠后，接近口腔后部。
唇形圆展与元音音质的关系
1 2
唇形圆展影响元音的共振峰结构
圆唇元音共振峰结构相对复杂，展唇元音共振峰结构相对简单。
唇形圆展改变元音的音色
圆唇元音音色较柔和、圆润，如[u]、[o]；展唇元音音色较清晰、尖锐，如[i]、[e]。
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未来研究方向展望
深入研究不同语言背景下元音和辅音声学特征的共性和个性，探索语言间的普遍规
律和特殊现象。
结合语音合成、语音识别等应用领域的需求，开展更加具有针对性的元音和辅音声
学特征研究。
利用现代科技手段，如人工智能、大数据分析等，对元音和辅音声学特征进行更加深入、全面的研究和分析。
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06 总结与展望
研究成果总结
01
元音和辅音的声学特征得到了系统性的梳理和阐述，包括频谱、音强、音长等多方面的特征。
02
基于大量实验数据，对元音和辅音的声学特征进行了定量分析和比较，揭示了它们之间的内在联系和差异。
03
提出了针对不同语言背景下元音和辅音声学特征的共性和个性，为语音合成、语音识别等应用领域提供了理论支持。
3
唇形圆展与元音的发音部位有关
圆唇元音发音部位较后，接近口腔后部；展唇元音发音部位较前，接近口腔前部。
发音长短与元音音质的关系
发音长短影响元音的清晰度
长元音发音时间较长，音质清晰、稳定；短元音发音时间较短，音质相对模糊、不稳定。
发音长短改变元音的音色
长元音音色较饱满、浑厚；短元音音色较尖锐、刺耳。
清浊音的区分对于语音的辨识具有重要意义。例如，在英语中，清浊音的区分可以影响单词的拼写和发音，如“t”和“d” 、“p”和“b”等。在汉语中，清浊音的区分也可以影响词语的意义和发音，如“爸”和“怕”、“哥”和“科”等。

关于元音字母的基本原理

关于元音字母的基本原理元音字母是语言中的重要组成部分，其基本原理涉及到发音器官的运动和声音的产生。

本文将从声音产生原理、分类方法和发音部位等几个方面进行详细解析。

1. 声音产生原理声音是通过发音器官的振动产生的，包括气流、声带和共鸣腔三个主要元素。

在发音时，肺部产生气流，通过上呼吸道流向气管，最后经过喉头进入声门。

声带是位于声门的两片薄软组织，当气流通过声带时，它们会相互摩擦振动，产生声波。

这些声波进一步通过共鸣腔的共振放大和调节，形成不同的音色和音调。

2. 元音字母的分类方法元音字母按照发音的特点和嘴唇的位置可以分为前元音、中元音和后元音。

前元音又分为高前元音和低前元音，中元音又分为高中元音和低中元音，后元音又分为高后元音和低后元音。

以英语为例，比较明显的是"i"音和"u"音都属于高元音，而"e"音和"o"音则属于中元音。

3. 发音部位元音字母的发音部位主要有舌位、嘴唇位和颚位等。

舌位分为前舌位、中舌位和后舌位。

前舌位是指舌尖靠近牙齿，如英语中的/i/音；中舌位是指舌尖略微抬起，靠近上排牙齿后面，如英语中的/ɜː/音；后舌位是指舌尖靠近舌根，如英语中的/u/音。

嘴唇位则分为圆唇音和不圆唇音。

圆唇音是指嘴唇收圆，如英语中的/u/音；不圆唇音是指嘴唇比较平，如英语中的/æ/音。

颚位是指发音时上下颚的位置，分为开口音和闭口音。

开口音是指下颚与上颚保持一定的距离，如英语中的/ɑː/音；闭口音是指下颚贴近上颚，如英语中的/i/音。

元音字母的发音部位和发音位置对于正确发音至关重要。

不同的语言和方言对元音的发音部位和发音位置要求也有所不同。

例如，在汉语中，元音的发音部位主要集中在舌位和颚位，嘴唇位的影响较小。

而在德语中，嘴唇位和舌位的变化对元音的发音影响较大。

因此，学习者在掌握元音发音时，需要注意观察发音器官的运动并与母语进行比对，加强口腔肌肉的训练和调整，以达到正确发音的目的。

元音的发音

（一）语音的物理属性
语音同自然界的其他声音一样，产生于物体的振动，具有物理性质。
语音同其他声音一样具有四种要素:
1. 音高指声音的高低，决定于发音体振动的快慢。 2. 音强指声音的强弱，决定于发音体震动幅度的大小。 3. 音长指声音的长短，决定于发音体振动时间的长短。 4. 音色又叫“音质”，指声音的特色，决定于声波的形
根音”。
辅音声母的发音方法
声母的发音方法指发音时发音器官节制气流的方式和状况。
可以从阻碍的方式、声带是否颤动、气流的强弱等三个方面来观察。
1.看阻碍的方式
根据构成阻碍与消除阻碍方式的不同，声母可分为五类：（1）塞音（b p d t g k）又叫“爆发音”或“破裂音”，发音时，发音部
(四)音位
音位是一个语音系统在能够区别意义的最小语音单位，也是按语音的辨义作用归纳出来的音类。
三、记音符号
为了给汉字注音和记录汉语，人们采用过多种注音方法，如“直音法”、“反切法”、 “注音符号”等，现在用《汉语拼音方案》。
（一）《汉语拼音方案》
《汉语拼音方案》是给汉字记音的一套注音符号，也是推广普通话的有力工具。1958年2月 11日，由第一届全国人民代表大会第五次会议批准作为正式方案推行。
二、语音单位
（一）音素音素是最小的语音单位。音节就是由音素构成的。普通话有32个音素：一个字母表示一个音素：a o e u b p m f d t n l g k h j qxzcsr 两个字母表示一个音素：zh ch sh nɡ er。一个字母表示三个音素：i [-i]前 [-i]后一个字母加一个符号表示一个音素：ü ê
状。
造成不同音色的主要条件有以下三种：

元音和辅音

h[x] 舌根清擦音。如：户、喝、号、欢呼、辉煌
ng[N] 舌根浊鼻音，只出现在音节末方法中的阻碍方式分类
（1）塞音：也称为“爆发音”、“破裂音”发音时，发音器官的某两部分完全紧闭，使气流通路暂时阻塞，然后突然张开，使气流爆发而出成音。如普通话的[ p] [p‘ ] [t ] [t‘ ] [k ] [k‘ ]
m[m] 双唇浊鼻音。如：慢、美满、面貌
（2）唇齿音 f[f] 唇齿清擦音。由上齿和下唇接触或接近，使气流受阻而造成。如：发、父、饭、方法、反复
（3）舌尖音(舌尖——齿龈) 这类音由舌尖和上齿龈接触或接近，使气流受阻而造成。
d[t] 舌尖不送气清塞音。如：度、代、岛、道德、地点
（4）卷舌音(舌尖——硬腭)
zh [ t§] 卷舌不通气清塞擦音。如：找、丈、主张、政治
ch[t§‘] 卷舌送气清塞擦音。如：斥、吵、唱、出产、车床
sh[§] 卷舌清擦音。如：事、少、上、手术、声势
r[r] 卷舌浊通音。如：日、饶、柔软、容忍
（5）舌面音（前舌面一前硬腭)
j [j] 舌面不送气清塞擦音。如：记、街、见、经济、积极
q[q] 舌面送气清塞擦音。如：气、窃、欠、请求、确切
x[x] 舌面清擦音。如：戏、谢、现、学习、虚心
（6）舌根音（后舌面一软腭)
g[k] 舌根不送气清塞音。如：故、个、高、干、公共
k[k‘] 舌根送气清塞音。如：库、课、刻苦、开阔
t[t] 舌尖送气清塞音。如：兔、太、讨、团体、探讨
n[n] 舌尖浊鼻音。如：怒、耐、脑、牛奶、泥泞
l[l] 舌尖浊边音。如：陆、赖、联络、力量
z[ts] 舌尖不送气清塞擦音。如：字、早、宗、自尊、走卒

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/ai, ia, ie, ua/
/ai、ia、ua/
/ai/
/ia/ /ua/
/ie、ei、ye/
//aiie//
/ia/ /ei/
/ye/
/ua/
/ou、uo、au/
//aoiu/ /
/ia/ /uo/
/au/
三合元音（无稳定段）
/iau/
/iou/
/uai/
/uei/
阿姨\ai
阿姨a-i
共振在声学中亦称“共鸣”，它指的是物体因共振而发声的现象，如两个频率相同的音叉靠近，其中一个振动发声时，另一个也会发声。
共振峰
共鸣器官的活动改变了声道的大小和形状，使声道的共鸣性质发生变化，使声音频谱中的一些频率得到共振加强，另一些则被削弱减幅，这些被加强的共振频率称为共振峰。
共振峰是衡量元音音质的最佳指标。不同的元音对应着不同的共振峰频率、不同的
F1 F2
F1=290Hz F2=560Hz
ɑi
uɑ
实时观察舌位：前位聚焦
/u/的F2增加，前位聚焦
实时观察舌位：后位聚焦
/i/的F2减小，后位聚焦
实时观察舌位：喉位聚焦
/ɑ/的F1增加，喉位聚焦
元音的语谱图显示
三维显示
时间-横轴频率-纵轴强度-灰度
汉语中的复韵母
从核心韵母的一角至另一角，形成复韵母
谐波与基频
male
female
元音的频谱显示
两维显示
频率-横轴强度-纵轴
LPC（线性预测谱）
汉语元音分类表IPA
前
央
后
高半高半低
低
汉语普通话中的元音/ɑ/6Hz
汉语普通话中的元音/i/
F1
F1=280Hz
F2=2959Hz
F2
汉语普通话中的元音/u/
i-e、ie
作业
比较元音和辅音的差别？比较元音和韵母的差别？简述元音的主要调节机制。标记八个定位元音。简述韵母分类表及其基本定义。简述共振峰和带宽的临床含义？描迹/a/、/i/、/u/的频谱图。
带宽
共振峰顶点下降3dB，左右各两个点，这两个点映射到横轴上的距离，称为带宽。
带宽
元音带宽窄的，声音清晰，相反就声音含混。
带宽加大以后，共振峰强度减弱，也就降低声音质量。
元音的频谱显示
世界上声音千差万别，其中大多数不是纯音，而是由许许多多不同的纯音组成的复音。
频率最低、振幅最大的为基音，基音的频率称为基频。
元音、复元音的声学性质
元音的音色
元音的音色由声腔的共振特性决定。每个元音都可以看作是一种发声乐器。
即使声带振动的基频相同，不同的乐器发出的音，听起来也是不同的，这就是音色的区别，取决于声腔的共振特性。
共振
共振是物理学上的一个运用频率非常高的专业术语。共振的定义是两个振动频率相同的物体，当一个发生振动时，引起另一个物体振动的现象。
F1、F2的临床意义
第一共振峰F1反映咽腔的大小和咽腔的共鸣状态，受下颌运动情况的影响。当下颌向下运动时，口腔体积增大，咽腔体积减小，则F1增加；当下颌向上运动的时候，口腔体积减小，咽腔体积增大，则F1减少；
第二共振峰F2反映口腔的大小和口腔的共鸣状态，主要揭示舌的前后运动情况。当舌向前运动时，咽腔体积增大，口腔体积减小，F2增加；当舌向后运动时，咽腔体积减小，口腔体积增大， F2减少。
声道形状。
复合波用傅里叶分析法能分解出若干正弦波，每一个简单的正弦波称为一个分量，各分量被画成垂直线排列在横坐标上，成为纵坐标，表示谐波的振幅，横坐标表示频率的二维频谱。频率最低的一条谐波谱线是基频，以上的第二谐第三谐 ……都是基频的2倍、3倍、……。不同语音（乐音）的频谱中，各谐波的幅度搭配各有不同，其中有好几条谱线集成若干个峰值，称为共振峰。这是表示元音音色的重要信息。
共振峰
直角坐标系的x轴为频率，y轴为振幅，图中曲线上如山峰一样突起的部分就是共振峰曲线，其顶点在x轴上对应的频率值就是共振峰频率。
共振峰的F1、F2
共振峰，按照从低频到高频顺序依次为第一共振峰、第二共振峰、第三共振峰，简称为F1、 F2、F3等。
元音音色的不同主要就是由于共振峰频率的不同，在频谱中表现为共振峰位置的不同，其中 F1、F2最为重要，这两个共振峰的频率基本可以决定一个原因的音色。