Спектр звука. Звуки речи на спектрограмме - основные полезные признаки.

Спектр звука воспринимается как тембр. Спектр звука – это относительная амплитуда всех его частотных составляющих. Звук (с физической точки зрения) – колебания частиц среды. Звук (человеческой речи) – это, как правило, не простое (одиночное), а сложное (комплексное) колебание, характеризующееся наличием более, чем одной частоты. Частота – частота повторений полных колебательных движений в единицу времени. График комплексного колебания – не синусоида, а гораздо более сложная линия. Но сложный тон можно разложить на несколько простых, это и называется спектральным анализом. Спектральный анализ звуков сводится к получению значений частот и амплитуд простых тонов, из которых состоит комплексный звук. Это преобразование основано на теореме Фурье: любое периодическое колебание является суммой гармонический колебаний (простых тонов), частоты которых кратны частоте основного тона, причем эти гармонические колебания различаются по фазе и амплитуде. На спектре: амплитуда – вертикальная ось частота – горизонтальная ось

Спектральная огибающая – линия, соединяющая вершины гармоник спектра. Спектр звука является результатом воздействия одного или нескольких источников на фильтрующую систему речевого аппарата (основное положение акустической теории речеобразования ). Гутер Фанн. Связь между акустическим и артикуляторным языковыми характеристиками. Движение языка по вертикали связаны со значением первой форманты, чем выше язык по вертикали, тем более закрыт звук, тем меньше частотное значение первой форманты. По горизонтали – вторая форманта, чем переднее положение языка, тем выше значение второй форманты. 3

 фазы любого звука: экскурсия, выдержка, рекурсия.

Все звуки делятся на тоны и шумы. Звуки с периодическими, гармоническими колебаниями – тоны. Звуки, возникающие в результате ряда непериодических колебаний – шумы. В речи тоновые звуки образуются с участием голосовых связок. Шумы – при возникновении каких-либо препятствия в полости рта. Тоновые зв – гл, Шумовые – глух согл. Сонор – тоновые со слабой примесью шума, зв согл – шумовые с участие тона. ТОновыцй звук речи состоит из многих простых колебаний (гармоники). Если отложить на графике по горизонт оси частоты этих гармоник в гц, а по вертик оси – значения интенсивности в децибелах, получится спектр этого звука.

ФОРМАНТА – усиленная частотная обл, которая совпадает с частотами резонанса. Зв речи имеют протяженность во времени, их спектры представляют с помощью трех характеристик: ЧАСТОТА, ИНТЕНСИВНЕОСТЬ, ВРЕМЯ. На таких спектрограммах по горизонт оси – длительность, по вертик оси – частота, об интенсивности свидетельствуют лишь потемнения различных участков спектрограмм. Спектр гл отлич большим уровнем энергии, об этом свидетельствует степень потемнения участков на спектрограмме. На спектрограмме гл отчетливо видны форманты. У согл – уровень энергии гораздо ниже, шумовые спектральные составляющие расположены в высокочастотной обл спектра. Они не образуют формант, а представлены в хаотич беспорядке.
 ПО ФОРМЕ СПЕКТРЫ РЕЧИ МОГУТ БЫТЬ:

1. Вокальные (гл и сонор) и невокальные (шум согл). Для характеристики зв по этому признаку важно, есть ли в спектре формантная структура.

2. Консонантные (все согл + сонор) и неконсонантные (гл). Этот признак связан с общем уровнем энергии в спектре. Зв с высоким уровнем энергии неконсонантны.

3. Высокие (гл переднего ряда, передне и средне языч согл)- низкие ()все неперед гл, губные и заднеязыч согл). Для этих зв важно, в какой части спектра преимущ расположены составляющие – в обл низких частот или высоких.

4. Компактные (все остальные) – диффузные(гл верхнего подъема, губ и зуб согл). Компактность зв определяется относительной близостью усиленных составляющих друг к другу и одновременно к центру спектра (1000 гц)Диффузные зв не обладают этим качеством. 

5. Диезные (мягк согл, гл перед ряда и гл, которые мы произносим между мягк согл.)- недиезность (тв согл + неперд гл). Признавк диезности связан с более высоким положением в спектре одной или нескольких обл усиления энергии.

6. Бемольные(огубленные гл и согл) – небемольные(остальные). Бемольность – понижение всех или нескольких составляющих зв. 

7. Прерванные (смычные согл) – непрерванные (все гл и несмыч согл). У прерванных зв начало отлич большим расходом энергии, который затем не возрастает. У непрерывных расход энергии относительно равномерно распределен во времени.

8. Резкие (аффрикаты и дрожащие) – нерезкие(остальные). Резкие – неоднородность спектра.

9. Звонкие – глухие. Зв – гл и зв согл имеют в спектре низкую интенсивную составляющую(до 300 гц), которая соответствует основному тону зв. Этот тон создается колебаниями голос связок 

Алгоритм анализа спектрограмм:

1. Определить сколько звуков

2. Отличить гл от согл. Ударный гл на спектре изображен интенсивнее, гл имеют разную собственную длительность а – 150 мс, е\о – 110 мс, и\у – 80мс (у гл формантная структур, они более интенсивны, частота гл – более 2000 гц, согл – выше 4000 гц, у согл – отсутствие голоса, отсутствие нулевой форманты)

3. Для определения согл основным явл: определение способа и места образования, тв\мг (по соседнему гласному, но не всегда), глух\зв.

4. У фрикат – свистящ – высокочастотные (спектр выше), у шипящих – низкочастотый (спектр ниже). Взрыв – узкая полоса в конце пустого интервала.