Как физическое явление звук речи представляет собой результат колебательных движений голосовых связок. Источник колебательных движений образует непрерывные упругие волны, которые воздействуют на человеческое ухо, в результате чего мы и воспринимаем звук. Свойства звуков изучаются акустикой. При описании звуков речи рассматриваются объективные свойства колебательных движений - их частота, сила, и те звуковые ощущения, которые возникают при восприятии звука - громкость, тембр. Часто слуховая оценка свойств звука не совпадает с его объективными характеристиками.
Высота звука зависит от частоты колебаний в единицу времени: чем больше число колебаний, тем выше звук; чем меньше колебаний, тем звук ниже. Высота звука определяется в герцах. Для восприятия звука важна не абсолютная, а относительная частота. При сравнении звука с частотой колебаний в 10 000 ГЦ со звуком в 1 000Гц первый будет оценивать как более высокий, но не в десять раз, а всего лишь в 3 раза. Высота звука зависит также от массивности голосовых связок - их длины и толщины. У женщин связки тоньше и короче, поэтому женские голоса обычно выше, чем мужские.
Сила звука определяется амплитудой (размахом) колебательных движений голосовых связок. Чем больше отклонение колеблющегося тела от исходной точки, тем интенсивнее звук. В зависимости от амплитуды меняется давление звуковой волны на барабанные перепонки. Силу звука в акустике принято измерять в децибелах (дБ). Сила звука зависит и от объема резонирующей полости.
С точки зрения слушающего сила воспринимается как громкость: увеличение звукового давления приводит к увеличению громкости. Между силой и громкостью нет прямой зависимости. Звуки равные по силе, но с разной высотой воспринимаются по-разному. Так, звуки с частотой до 3000Гц воспринимаются как более громкие.
Звуки русского языка различаются по времени своего звучания. Длительность звучания измеряют в тысячных долях секунды - мс. По долготе звучания различают ударные и безударные гласные звуки. Безударные гласные первого и второго предударного слога также различны по времени. Длительность смычных взрывных согласных практически равна нулю.
Фонетическим паспортом человека называют тембр звука. Тембр звука создается путем наложения на основной тон, возникающий в результате ритмических колебаний голосовых связок, обертонов, являющихся результатом колебаний отдельных частей звучащего тела. Частота колебаний обертонов всегда в кратное число выше частоты колебаний основного тона, а сила слабее, чем выше высота. Резонаторы могут изменять соотношение тонов и обертонов, что отражается на тембровом рисунке звука.
С развитием электроакустической (в 1920-1930 гг.), а затем (в середине 60-х гг.) - компьютерной (электронной) техники стало возможным более детальное изучение акустических характеристик звука речи.
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.
Звук языка одновременно явление физическое (акустическое), биологическое (артикуляционное) и социальное (собственно системно-языковое, фонологическое).
С точки зрения акустики звук представляет собой результат колебаний материального тела в упругой среде.
Высота зависит от частоты колебаний голосовых связок и измеряется в герцах (Гц). Человеческое ухо воспринимает звуки в диапазоне 16 Гц – 20 000 Гц. Ниже и выше сенсорного порога располагаются соответственно инфра- и ультразвуки. Мужской голос ниже женского, потому что голосовые связки мужчин длиннее и толще и заставить их колебаться с «женской» частотой труднее (Ср. голоса ребенка и взрослого, Витаса и Ф. Шаляпина).
Сила (громкость) определяется амплитудой колебаний и измеряется в децибелах (дБ). Если принять нижний порог чувствительности человеческого уха за 0 дБ, то звук шороха – 10 дБ, человеческая речь – 60, автомобильный гудок – 90, реактивный двигатель –120, болевой порог – 140. При пении голосом сопрано на расстоянии 1 м создается давление 100 дБ. Если заткнуть пальцами оба уха, громкость звука понижается на 20 дБ. При длительном воздействии звуков в 90 дБ возникает звуковая травма, результатом которой может быть тугоухость или полная потеря слуха. Сила используется в языках для смыслоразличения: крyжки – кружкu; болг. пaра ‘пар’ – парa ‘монета’; кор. tal ‘луна’ – ŧal ‘дочь’ различаются слабым и сильным [t].
Длительность определяется временем звучания. В некоторых языках длительность используется как смыслоразличительное средство: лат. liber ‘книга’ и līber ‘свободный’, нем. das Beet ‘грядка’ и das Bett ‘кровать’, монг. тэх ‘козел’ и тээх ‘класть’. В подобных языках, различающих долгие и краткие гласные, звучание долгих, в общем случае, в два раза продолжительнее кратких. По длительности различаются и согласные. Например, самым долгим в чешском языке является звук [s] (0,23 сек.), а наиболее кратким [r] (0,01-0,07 сек.). Длительность согласных, причем даже смычных, используется для смыслоразличения: якут. ‘а’ (союз) и ‘ягода’; русск. аллея – алея.
Тембр – индивидуальная окраска звука и соответственно голоса. Звуки разных людей, одинаковые по высоте, силе и длительности всегда будут отличаться по тембру, потому что голосовые возможности каждого человека уникальны. По тембру различаются тождественные по другим акустическим характеристиками звуки, исполненные на разных музыкальных инструментах или звуки одного инструмента при извлечении их разными способами.
Тембр определяется многими факторами – условиями колебаний, формой резонатора, обертонами, их соотношением по высоте и громкости, шумовыми призвуками и др.
Тон – результат гармонического (периодического, равномерного) колебания. Негармонические колебания называются шумом. Источник тонов являются находящиеся в гортани голосовые связки. Чтобы понять механизм их действия, достаточно представить колебание струны (К слову, в болгарском языке голосовые связки так и называются – гласни струни). Источником шума становится преграда, образуемая подвижным органом и создающая турбулентные или импульсные колебания. При образовании гласных и согласных возможны 4 случая отношения тона и шума:
1) чистый тон – гласные,
2) тон преобладает над шумом – сонорные,
3) шум преобладает над тоном – звонкие,
4) чистый шум – глухие.
Следует различать гармонические колебания лингвистического тона с тоном языков музыкального ударения (серб.-хорв., швед., др.-рус.), в которых тон является синонимом интонации – варьирования высоты и мелодики голоса. Тон здесь обладает смыслоразличительной функцией, как в русском языке ударение. В китайском литературном языке четыре тона. Например, звуковой комплекс ma в зависимости от тона означает: с ровном тоном ‘мать’, с восходящим ‘конопля’, с нисходяще-восходящим ‘ругаться’, с нисходящим ‘лошадь’.
Высотой, силой, длительностью и тембром обладает любой звук, например, музыкальный. Специфической акустической характеристикой звуков речи является их противопоставление по признакам «сонорность / шумность». Внутри шумных выделяются звонкие и глухие. Только данная характеристика отражается в классификации звуков русского языка в практике школьного и вузовского преподавания. Сонорные звуки не звонкие. По акустике они ближе к гласным, чем к согласным. Особенно звуки [л] и [j], которые могут быть определены как согласные и как гласные. От гласных они отличаются лишь по контрасту в фонетической последовательности.
В других языках есть полузвонкие согласные – в начале своего образования они звонкие, а потом глухие, или наоборот. Например, в азербайджанском языке есть взрывные согласные звуки, в которых после звонкой смычки следует глухой взрыв. Носителя языка с противопоставлением звонких (полнозвонких) и глухих воспринимают такие звуки как глухие. Русские не слышат начальную звонкую фазу артикуляции полузвонких, но для азербайджанца их звонкость ясно ощутима.
Акустика как раздел физики изучает структуру и производство звуковых волн. Во время речи неравномерно выдыхаемый воздух уплотняет и разрежает окружающие воздушные слои, которые, в свою очередь, воздействуя на барабанную перепонку слушающего, формируют её звуковые колебания, ощущаемые речевым сознанием человека как звук . Звучание характеризуется тремя основными свойствами: длительностью, силой и высотой звука.
Долгота, или длительность , зависит от времени произношения звука. Измеряется она в миллисекундах (м/сек), 1м/сек=1/1000 сек. Согласные имеют длительность от 10 до 30 м/сек, гласные от 80 до 300 м/сек.
Сила звука зависит от силы выдоха и физически представляется как величина амплитуды − полная или половинная величина размаха колебаний. Если пользоваться звукозаписывающей аппаратурой, силу звука можно измерять в мм, но из-за повышенной чувствительности звуковые аппараты работают с разной степенью точности (чувствительности). Поэтому исследователи часто прибегают к субъективной мере измерения человеческого голоса в децибелах (дб). Сила звука в наиболее распространённых диапазонах соответствует его громкости. Децибел − мера громкости. Самый слабый звук человеческого голоса − 1 дб. Самый громкий звук человеческого голоса − 100 дб. Каждый децибел в 2 раза громче предыдущего децибела (второй дб в 2 раза громче первого, третий дб в 2 раза громче второго, четвёртый дб в 2 раза громче третьего и т.д.). Измерение громкости звука в дб очень похоже на измерение силы землетрясения в баллах. Величина силы звука зависит от силы выдоха воздуха лёгкими.
Высота звука зависит от частоты колебаний и измеряется в герцах (Гц). 1Гц − это одно колебание в секунду. Высота звучания человеческого голоса расположена в диапазоне от 100 до 8000 Гц. Высота звука зависит от величины раствора резонатора, длины голосовых связок, а также напряжённости голосовых связок и органов речи. Чем больше резонатор, тем ниже звук, чем меньше резонатор, тем выше звук. Вспомните низкие звуки, издаваемые медными трубами военного оркестра − геликонами. Здесь резонаторы очень большие. Сравните эти звуки со звуками свирели или флейты, где резонаторы очень узкие, маленькие, а звуки высокие. При одинаковом натяжении толстая струна издаёт более низкий звук, тонкая − более высокий. Таким образом, за высоту звука отвечают в основном голосовые связки.
16. Акустические свойства звуков речи
Акустический аспект, как уже говорилось выше, отвечает за производство звуковых волн. Артикуляционный аппарат производит 2 типа звуковых волн − тоны и шýмы .
Тоны − это периодические колебания звуковых волн. Количество этих колебаний одинаково в любую единицу времени (в секунду). Тоны производятся голосовыми связками. Шумы − это непериодические колебания. Их размер и количество различны в каждую единицу времени.
Шумы производятся стенками резонаторов и поверхностями органов речи. Обычно это затухающие колебания, уменьшающие свою силу и периодичность. При наложении указанных двух типов колебаний друг на друга возникает явление резонанса. Если два вида колебаний имеют одинаковую частоту и направленность, происходит усиление колебаний, размах амплитуды колебаний резко возрастает. Если колебания, имеющие одинаковую частоту, являются разнонаправленными, они взаимно гасятся. Но чаще всего накладываются друг на друга колебания различной частоты и силы. Тогда наиболее сильное колебание получает в дополнение к себе набор более слабых колебаний, которые все вместе превращают однотипное колебание в сложное, имеющее несколько всплесков. Такое колебание называется тембром.
Колебания, дополняющие основное колебание и превращающие его в сложное, называются обертонами . Человеческая речь в основном и состоит из колебаний с обертонами. Голосовые связки производят около 30 колебаний различного типа (разной высоты). При наложении их друг на друга большинство типов колебаний гасятся, остальные колебания, наоборот, усиливаются. На выходе из ротовой полости остаётся 8 типов усиленных колебаний , или формант (обозначается буквой латинского алфавита F). Для различения звуков речи достаточны 3 первые форманты, остальные используются для производства интонации и эмоциональности речи.
Первая форманта (F 1) возникает в результате наложения друг на друга колебаний голосовых связок и фарингальной полости.
Вторая форманта (F 2) возникает в результате наложения колебаний голосовых связок и широких мест ротовой полости.
Третья форманта (F 3) образуется в результате наложения колебаний голосовых связок и узких мест ротовой полости.
Значения этих формант по основным 5 гласным (инвариантам) распределяются следующим образом (значения оцениваются в герцах):
|
F 1 | |||||
|
F 2 | |||||
|
F 3 |
Разумеется, приведённые данные в герцах касаются только инвариантов и представляют собой усреднённое значение. В реальности эти данные для каждого человека различны.
Если расположить значения каждой форманты от наименьшего к наибольшему, то получатся три шкалы акустических различительных признаков. Для каждой форманты задаётся дихотомическая пара таких признаков. Шкала F 1 получила название компактность − диффузность . Компактным условно считается звук [а] (F 1 =660 Гц). Этому значению первой форманты соответствует сужение фарингальной полости. Диффузными считаются звуки [у] (F 1 =300 Гц) и [и] (F 1 =250 Гц). Этим значениям первой форманты соответствует расширение фарингальной полости. Звук [о] считается диффузным по отношению к звуку [а] (F 1 =550 Гц) и компактным по отношению к звуку [е] (F 1 =450 Гц). Звук [е] является диффузным по отношению к звуку [о] и компактным по отношению к звуку [у].
Шкала F 2 получила название низкая тональность − высокая тональность . Низкотональными считаются гласные [у] (F 2 =650 Гц), [о] (F 2 =800 Гц), [а] (F 2 =1100 Гц). Высокотональными считаются звуки [е] (F 2 =1800 Гц), [и] (F 2 =2300 Гц).
Шкала
F 3
получила
название недиезность
− диезность
.
Недиезными считаются все гласные
непереднего ряда. Среди них инварианты
[о] (F 3 =2300
Гц), [у] (F 3 =2350), [а] (F 3 =2400
Гц), а также вариации [ы], [э], и варианты
,
[
],
[ъ]. Диезными считаются все гласные
переднего ряда. Среди них инварианты
[е] (F 3 =2750
Гц), [и] (F 3 =3000
Гц), а также вариации [ . а],
[ . о],
[ . у]
и варианты [
],
[ь].
По значениям F 1 компактными считаются заднеязычные согласные [г], [к], [х], а также согласные [ж], [ч"], [ш], [ж"], [ш"]. Диффузными считаются губные ([б], [п], [м], [в], [ф]), переднеязычные ([д], [т], [з], [с], [ц], [н]) и среднеязычный [j].
По значениям F 2 низкотональными являются согласные губные ([б], [п], [м], [в], [ф]), заднеязычные согласные ([г], [к], [х]) и переднеязычные ([р], [л]). Высокотональными являются переднеязычные ([д], [т], [з], [с], [ц], [н], [ж], [ч"], [ш], [ж"], [ш"]), а также среднеязычный [j].
По значению F 3 к недиезным относятся все твёрдые согласные ([б], [п], [м], [д], [т], [в], [ф], [з], [с], [ж], [ш], [ц], [н], [л], [р], [г], [к], [х]). К диезным относятся все мягкие согласные ([б"], [п"], [м"], [д"], [т"], [в"], [ф"], [з"], [с"], [ж"], [ш"], [н"], [л"], [р"], [г"], [к"], [х"], [j]).
Ориентация на акустические различительные признаки позволяет иногда более удобно сформулировать правила русской орфоэпии. Так, мы можем сказать, что диезные согласные в русском языке сочетаются с диезными гласными. Перед мягкими высокотональными согласными смягчаются твёрдые высокотональные согласные. На остальные случаи это правило не распространяется. Не следует смешивать с примерами, где предыдущий согласный является исконно мягким. Он остаётся мягким, даже если изменить слово таким образом, что последующий звук становится твёрдым или оказывается перед гласным, например: возьми [з"м"], но возьму [з"м], льдинка [л"д"], но льдом [л"д], статья [т"i], но статей [т"е] ([т"] перед гласным).
Акустические характеристики речи позволяют объяснить звучность (сонорность) звуков речи. При произношении гласных в основном работают голосовые связки, и периодические колебания (тоны) доминируют над непериодическими (шумами). Поэтому звучность гласных максимальная, она условно обозначается цифрой 4. При произношении сонорных согласных тоны и шумы согласных распределяются равномерно. Звучность сонорных согласных обозначается цифрой 3. При произношении звонких согласных шумы доминируют над тонами, поэтому звучность, или сонорность звонких согласных условно обозначается цифрой 2. При произношении глухих согласных голосовые связки не работают, тоны отсутствуют, поэтому звучность глухих согласных обозначается цифрой 1. Свойство звучности используется при слогоделении.
Звуки речи обладают сложным акустическим строением. Наиболее существенным признаком каждого звука является его акустический спектр. Характерный для каждого гласного звука тембр определяется изменением формы резонансных полостей надставной трубы, которое приводит к специфическому преобразованию поступающего из гортани голоса с его основным тоном и гармониками (обертонами).
Гласные характеризуются прерывистым спектром, включающим частоту основного тона голоса и ряд более высоких частот.
Исследование звуков, являющихся основными аллофонами (вариантами) гласных фонем, показало, что спектру каждого из них присуще наличие известных частотных групп, имеющих повышенную (в сравнении с другими составляющими) интенсивность. Такие области спектральных максимумов называются формантами, которые (независимо от высоты основного тона голоса) и определяют различия между акустической природой разных гласных звуков.
В такого рода акустических спектрах можно обнаружить несколько формант, однако они далеко не в равной степени существенны для опознавания звуков при слуховом восприятии речи.
Так, например, для опознавания гласных русского языка достаточны первые две форманты.
В зависимости от распределения наиболее интенсивных формант в спектре и связанного с этим слухового впечатления гласные условно разделяют на высокие и низкие. К числу первых относятся звуки и, э, к числу вторых у, о, ы. Гласный а занимает промежуточное положение.
Следует иметь в виду, что формантная характеристика гласных звуков в известных пределах изменяется в зависимости от того, произносит ли их мужчина, женщина или ребенок, а также в зависимости от того, насколько высоким и громким голосом произносятся гласные одним и тем же человеком, и от позиционных и комбинаторных условий, в которых они выступают (местоположение в слове, степень ударности, соседство с другими звуками).
Информация об акустическом характере звука оказывается заложенной не только в нем самом, но и в смежных с ним звуках.
Каждый согласный звук также имеет присущие ему форманты. Однако ввиду сложности акустического состава согласных установление формант для них представляет значительные трудности.
Для невокализованных согласных характерен так называемый сплошной спектр, охватывающий более или менее широкую область частот неодинаковой интенсивности. Такого рода спектры свойственны шумам.
Спектр вокализованных согласных наряду со сплошной областью частот включает, подобно гласным, частоту основного тона голоса (с теми или иными усиленными гармониками), которые особенно отчетливо выступают в сонантах.
Своеобразную акустическую природу имеет звук р, для которого, помимо частоты основного тона голоса с усилением определенных гармоник, характерны так называемые биения звука с частотой около 20 Гц.
Среди согласных звуков, как и среди гласных, можно выделить более высокие и более низкие, что зависит от того, к какой частотной области относятся наиболее интенсивные составляющие спектра данного звука.
Так, к числу высоких согласных относятся, например, звуки с (4200-8600 Гц) и ш (1200-6300 Гц), к числу более низких - звуки м (100-400 Гц), л (200-500 Гц), х (400-1200 Гц). Установлено также, что спектр мягких согласных отличается от спектра парных твердых более высокими формантами. Наибольший сдвиг наблюдается для губных согласных, при которых мягкие оказываются выше твердых в среднем на 100 Гц.
В известной мере изменения высоты основного тона голоса сопряжены со словесным ударением, но наибольшее значение они имеют для интонации.
Интенсивность, или фонетическая мощность, разных, звуков колеблется в значительных пределах. В условиях обычной разговорной речи наиболее мощны гласные звуки. Расположенные по убывающей интенсивности, они представляют, по данным Н. И. Жинкина, следующий ряд: а, о, э, у, ы, и.
Из согласных наиболее интенсивны вибранты, сонанты, шипящие и свистящие.
Присущая тому или иному звуку интенсивность, хотя и является неотъемлемым его свойством, имеет весьма ограниченное значение для его опознавания.
Звуки речи оказываются различными по длительности. Средняя длительность разных звуков колеблется от 20 до 260 мс, причем максимальная длительность отмечена для гласного а, минимальная же для согласного п. Длительность гласных значительно варьирует в зависимости от позиционных условий (от степени ударности).
Среди согласных звонкие взрывные оказываются в общем более длительными, чем парные глухие, а глухие щелевые - более длительными, чем парные звонкие, и т. д.
Длительность гласных в русском языке не имеет самостоятельного значения в качестве признака для их различения. Что же касается согласных, то при резком укорочении фрикативных согласных они начинают восприниматься как взрывные, а именно: х как к, ф как п, с и ш как т.
Присущие каждому звуку форманты, а также отчасти интенсивность и длительность звучания являются теми его объективными свойствами, которые позволяют нам опознавать фонемы и отличать их друг от друга в процессе восприятия речи.
Реализация этих свойств и главным образом формант в живой речи служит необходимым условием ее внятности, разборчивости.
Следует отметить, что акустические и артикуляционные различия между какой-либо парой фонем выражены в более или менее равной степени лишь для гласных. Что касается согласных фонем, то здесь часто акустическая близость сочетается с относительно грубыми артикуляционными различиями. И наоборот, тонкие артикуляционные различия сочетаются с относительно грубыми акустическими. Например, мягкие согласные сравнительно тонко отличаются от парных твердых артикуляционно, но довольно грубо акустически. Наоборот, фонема п довольно резко отличается от фонемы ф артикуляционно, но близка к ней акустически.
