СПЕКТРОГРАФИЯ
Звуки речи с точки зрения их акустических свойств разделяются на три группы:
а) на «вокалические» звуки, т.е. на гласные и сонанты, состоящие из квазиперио- дических колебаний ([а], [о], [и], [е], [у], [j], [н], [м], [р], [л] и т.п.);
б) на глухие шумные, образованные непериодическими колебаниями (например, [п], [т], [к], [ц], [ч], [ф], [с], [ш], [х] и т.п.);
в) на звонкие шумные, содержащие в себе и вокалические и шумовые компоненты (например, [б], [д], [г], [дз], [дж], [в], [з], [ж] и т.п.).
Спектральный анализ звуков дает возможность для тщательного изучения составных частей звуков, для рассмотрения внутренней структуры отдельных компонентов и их взаимоотношений. Гласные звуки речи представляют собой такие сложные комплексы, в спектре которых обнаруживается основной тон голоса (т.е. компонент, имеющий наибольшую интенсивность и наиболее низкую частоту колебаний) и несколько полос (обычно 3—5 полос парциальных тонов, называемых формантами, которые обладают меньшей интенсивностью и более высокими частотами). Спектр звуков данного типа характеризуется четко выраженной формантной картиной и своеобразной формантной структурой. В спектре глухих звуков имеются компоненты, не показывающие особой внутренней расчлененности, их частотный диапазон и длительность обусловлены способом образования шума. В спектре звонких шумных согласных основной тон представляет «музыкальный» компонент, а шумовая часть совпадает с шумом глухого согласного, образованного на том же месте и тем же способом,что и звонкий.
Анализ акустической структуры звуков русской речи проводился двумя приборами. Работа началась с применения динамического спектрографа, Сона-графа марки Кей, типа 6061-А (его можно видеть на рис. 7). Этот спектрограф анализирует акустические сигналы в полосе частот от 85 Гц до 8000 Гц с длительностью секвенции в 2,5 с и записывает компоненты на специальной регистрирующей бумаге.
Акустическая диаграмма, полученная с помощью Сона-графа, в экспериментальной фонетике называется сонограммой. Как известно, Сона-граф позволяет проводить анализы в широкой или узкой полосе частот рабочего фильтра, в прямолинейном или логарифмическом изображении, с кривой интенсивности или без нее, показывая амплитуды любого участка в 8 мс. На сонаграммах акустические параметры изображены в трех измерениях. По вертикальной оси измеряются частоты колебаний различных компонентов (т.е. отношения составляющих по высоте звука), по горизонтальной оси изображены временные характеристики речевого процесса, а степенью затемненное™ изображения отражаются отношения компонентов по интенсивности. Для точного определения отношений компонентов по интенсивности мы пользуемся диаграммами сегмента амплитуды, на которых горизонтальная ось показывает частотный состав, а вертикальная — силу, т.е. интенсивность звучания компонентов в дБ. Диаграммы, приведенные в Атласе, были сделаны в полосе от 85 Гц до 8000 Гц, с помощью узкочастотного внутреннего рабочего фильтра в прямолинейном изображении с голоса Анатолия Гусева. 'По окончании работы над Атласом открылась возможность для применения нового, более современного динамического спектрографа (рис. 8), выпускаемого американской фирмой «Войс идентификейшн инкорпорейшн». Спектрограммы, полученные с помощью спектрографа типа 700, оказались доброкачественными и легче измеряемыми, поэтому мы и решили привести их в Атласе.
Анализ речевого сигнала с помощью динамического спектрографа типа 700 проводится по отрезкам с длительностью 2,5 с в диапазоне частот от 25 Гц до 8000 Гц при возможности выбора равномерного или логарифмического изображения, с применением узко- или широкополосного внутреннего рабочего фильтра. Спектрограммы, приведенные в Атласе, были сделаны в т.н. контурном изображении звукоспектра при 300 Гц в полосе рабочего фильтра. Такое изображение обеспечивает более точное определение интенсивности отдельных компонентов звука речи, так как кроме степени затемнения (она дает приближенную величину силы) число контуров точно выражает величину интенсивности в дБ.
Один контур обозначает разницу в 5 дБ. Спектрограф располагает встроенным сепаратором (сегментатором) речи, с помощью которого из отрезка в 2,5 с можно выделить сегмент любой длительности. Выделенный сегментатором звук или определенную часть звука можно в дальнейшем проанализировать спектрографом. Для более четкого выявления подробностей в спектре в диапазоне до 8000 Гц применяется способ увеличения шкалы изображения. Спектрограф снабжен отметчиком времени (расстояние между маркерами соответствует 100 мс времени) и маркером частот колебаний (отмечается частота колебаний по 1000 Гц). С помощью динамического спектрографа можно получить диаграмму сегмента амплитуды звукового сигнала.В целях лучшего наблюдения акустических характеристик звуков гласные изображены на спектрограммах в логарифмической, а согласные в линейной шкале. Спектрограммы отражают произношение звуков Анатолием Гусевым.