Акустические свойства гортани

С акустической точки зрения гортань представляет собой модулятор воздушного потока, генерируемого легкими; разные виды модуляции зависят от релевантных аэродинамических свойств этого модулятора; эти свойства, в свою очередь, определяются значениями артикуляторных параметров, описанных в предыдущем разделе.

1. Рассмотрим сначала механизм образования голоса, т. е. возникновение периодических колебаний звуковой волны в гортани. Как указывалось выше, перед началом говорения голосовые связки сводятся — это есть их нейтральное для речи положение[38]. Поток воздуха через голосовую щель создает в ней отрицательное давление, вызывающее всасывающий эффект (так называемый эффект Бернулли). При определенных условиях он приводит к смыканию краев связок и запиранию потока воздуха. Однако давление под связками при этом быстро увеличивается, что приводит к новому размыканию связок, за которым опять следует смыкание (Рис. 4)10 11.

Рис. 4. Фазы колебательного движения голосовых связок:

а — фазы раскрытия — смыкания — раскрытия глоттиса; б — импульсы воздушного давления над глоттисом

Возникающая модуляция потока воздуха есть голос. Периодические смыкания и размыкания голосовых связок представляют собой, таким образом, периферический автоколебательный процесс, а не реакции на импульсы из центральной нервной системы[39] [40]. Однако наличие колебаний зависит от значений трех артикуляторных параметров, которые регулируются центрально. Первый из них — это скорость потока воздуха через глоттис: эффект всасывания усиливается при ее увеличении. Скорость же потока воздуха зависит от перепада давлений (Р) над связками (Psup) и под связками (Psub); разница давлений может уменьшаться либо при ослаблении подсвязочного давления, либо при увеличении надсвязочного. Последнее происходит при наличии существенной преграды во рту: задержка воздуха приводит к «накоплению» давления, что может вызвать прекращение голосообразования.

Другой релевантный параметр — ширина голосовой щели: колебания могут предотвращаться полным смыканием связок или их разведением из позиции речевой позы. Важно, однако, подчеркнуть, что возникновение колебаний связок возможно и при существенном их разведении. Их наличие в этом случае зависит от еще одного параметра — степени напряженности связок. Высокая степень напряженности (жесткость) краев голосовых связок может препятствовать возникновению колебаний даже в позиции речевой позы. напротив, расслабленность связок благоприятствует наличию колебаний даже в разведенном их положении. Зависимость наличия колебаний от указанных фонетических параметров наглядно представлена на Рис. 5, заимствованном из работы М. Халле и К. Стивенса[41].

Рис. 5. Условия, при которых происходят колебания голосовых связок

При напряженных связках колебания происходят при значениях давления и ширины глоттиса выше кривой «напряж.».

При расслабленных связках колебания происходят при значениях в области выше кривой «расслаб.».

ДР

"р------------- — отношение перепада

* su Ъ

давлений в глоттисе к подсвязочному давлению.

2. Разные конфигурации глоттиса дают разного рода модуляции воздушного потока, которые мы, транслитерируя английский термин phonations, называем «фонациями». Если нейтральное положение связок дает периодический сигнал с определенным соотношением фаз закрытия и раскрытия («нейтральный» голос), то незначительное разведение черпаловидных хрящей меняет форму импульсов, что дает слуховой эффект «мягкого» голоса. При дальнейшем разведении ширина глоттиса вблизи черпаловидных хрящей превышает предел, при котором действует эффект Бернулли, поэтому смыкаются и размыкаются лишь передние части связок. Протекание воздуха через заднюю (открытую) часть глоттиса дает шумовую составляющую, голос становится «придыхательным». Значительное разведение связок полностью предотвращает озвончение и дает глухое придыхание.

Сближение черпаловидных хрящей из нейтрального положения меняет форму импульсов глоттальной звуковой волны, что дает слуховой эффект «жесткого» голоса. При смыкании черпаловидных хрящей связки могут колебаться лишь в передней части, голосообразование при этом требует повышения дыхательного усилия. Возникающая в результате «скрипучая» фонация резко отличается от нейтрального голоса.

Фонационные различия в речи могут касаться как сегментов (обычно согласных), так и несегментных фонетических составляющих (слогов, слов и т. д.). Для согласных функциональную значимость может иметь распределение конфигураций глоттиса во времени относительно ротовых артикуляций (момент начала озвончения, длительность придыхательного отступа звука и др.).

3. Частота колебаний связок — так называемая «основная» частота, слуховым коррелятом которой является высота тона, зависит от двух артикуляторных параметров: напряженности краев глоттиса и перепада давлений (ДР) в глоттисе. Увеличение напряженности связок повышает частоту колебаний, уменьшение — понижает. Из предыдущего изложения ясно, что напряженность связок, а, следовательно, высота тона может регулироваться двумя независимыми артикуляционными параметрами: сокращением голосовых мышц и подъемом перстневидного хряща[42].

Повышение подсвязочного давления ведет к увеличению ДР и повышению основной частоты: громкое произношение одновременно является и более высоким. напротив, увеличение надсвязочного давления понижает тон[43]. не вполне ясно, какова связь частоты с фонационными характеристиками голоса.

4. Сжатие гортани ведет к укорачиванию и утолщению связок, что понижает частоту их колебаний. Линдквист выражает предположение, что это движение может использоваться как один из центрально управляемых механизмов понижения тона. Сжатие также меняет характер фонации, а сильная его степень дает полное смыкание гортани.

Вертикальные смещения гортани в речи связаны в основном с производством глоттализованных согласных. Подъем сомкнутой гортани используется при произнесении эйективных, или абруптивных, согласных, опускание гортани — при производстве имплозивных. Кроме того, опускание гортани может предотвращать оглушение смычных, обусловленное недостаточным потоком воздуха через глот- тис, поскольку оно приводит к уменьшению надсвязочного давления, т. е. к увеличению ДР.