聲學語音學

任何聲音都有聲源。聲源產生機械波。聲源分固體和空氣柱。最簡單的如音叉，被敲擊後叉臂擺動，擾動周圍空氣，形成疏密相間類似水浪紋的波，稱為簡諧波，又稱正弦波。它有一定的波長。如果有兩個叉臂長短彼此不同的音叉，同時受到敲擊，就產生兩個不同波長，所產生的簡諧波疊在一起而成為複合波。圖表示兩個簡諧波疊加成複合波。聲帶波是許多有規律的簡諧波疊在一起的複合波，這些都屬於有周期性的樂音。另外一種是沒有規律的雜亂的波,它屬於無週期性的噪音。 顯示聲波的儀器主要為示波器(有陰極射線示波器或光點、機械等示波器)。波形的縱座標表示振幅的大小,橫座標表示時間的長度。

複合波用傅里葉分析法能分解出若干正弦波，每一個簡單的正弦波稱為一個分量，各分量被畫成垂直線排列在橫座標上，成為縱座標，表示諧波的振幅，橫座標表示頻率的二維頻譜。不同語音（樂音）的頻譜中，各諧波的幅度搭配各有不同，其中有好幾條譜線集成若干個峯值，稱為共振峯。這是表示元音音色的重要信息。

言語聲的聲源有清音濁音的不同。清音由肺部氣流通過敞開着的聲門後，遇到咽腔或口腔中某部分的阻礙，如果阻礙是狹縫狀，就產生湍流，以輔音的擦音為代表；如果是閉塞狀，在閉塞突然放開時，就產生一種脈衝，以塞音（又稱破裂音）為代表。這些都是無規噪音。阻礙位置的前後，作用面積的大小，以及氣流的長短、強弱等都決定了這些輔音的音色。濁音是由聲帶顫動發出的週期性機械波，也就是嗓音（又稱樂音）。這類音構成語音中的元音或濁輔音。未曾受到調節的聲帶波形在二維頻譜上表現如三角形。聲腔具有它的自然波長特性。聲帶波被聲腔的自然波長制約後就改變成語音的複合波。聲腔由於舌位的運動,軟齶的升降而改變了自然波長,於是造成不同的元音和其他響音。

言語的聲學特徵可以用各種聲學儀器來分析。語音中的許多現象，諸如輔音的發音方法、發音部位，元音的音色，複合元音的動程，字調和語調以及輕重音的強度等，都能直接或間接地作出定性或定量的分析結果。這些儀器中以動態語圖儀尤為重要。

語音的聲學特性除音色外，還有3種特性,如音強、音高、音長，總稱為語音的韻律特徵，又稱超音段特徵，它們都可以用語圖儀或音強計、音高計等儀器來分析。音強顯示語音的重音、輕音等強弱變化，音高表現語音的字調與語調，而音長則對語言節奏的快慢，字與句之間的長短關係等加以準確地計量。圖a介紹一句詩句用普通話、廣州話和上海話3種方言來説出所作的窄帶語圖。從圖中可以比較這3種方言中韻律特徵的異同。這3種方言中，除了音色不同之外，聲調的調形、變調的規律以及輕重音的分佈都有區別。音高顯示器和數據處理系統(見彩圖) 可以直接把語音的聲調即時顯示在熒光屏上，比語圖儀的速度更快。韻律特徵研究在提高人工言語合成的質量上起着決定性作用。聲學研究已致力於韻律特徵的全面分析。

用示波器（較新型的語圖儀也具有示波裝置）作出的語音波形，所表現出來的語音模式可以分為：①無音段型，②爆發音段型，③無規噪音型，④準週期性樂音型，⑤無規性與週期性的混合型等。通過這些波形，大致可以辨認出是什麼元音或什麼輔音。但是發音器官的造形或動作稍有不同，波形就有變動，往往聽起來是同樣的音而波形卻不相似。因此用聲波波形分析語音還不是最理想的方法。

用語圖儀做出的語圖，以縱座標代表頻率，橫座標代表時間，而以圖中顏色的飽和度代表強弱，稱為三維頻譜。用在語音分析上的一般稱為語圖。 語音在寬帶語圖上的表現， 可分為幾種模式：①短脈衝直條（又稱衝直條），②無規則亂紋，③闊橫槓。在分析輔音的發音方法上，衝直條表示塞音或塞擦音的除阻段；亂紋表示清輔音的摩擦段或送氣段。橫槓表示一切濁音，包括元音和濁輔音的基波和共振峯。這3種模式的單獨出現或組合就構成一切語音的模式,它代表了一切語音的音色。在座標上，共振峯橫槓的分佈位置代表某種元音或濁輔音，而衝直條和亂紋的分佈區域可用來辨認輔音的發音部位。

輔音與元音在一個音節中的交替，是由一個音位滑移到另一音位，有一個漸變的過程，這個過程或者連續不斷，或者略斷即連，視不同輔音而異。

在一個音節中,清輔音中的塞音連上後面元音時,由於清塞音聲源是肺氣流，而元音是聲帶音，塞音除阻後，聲帶音雖立即跟上，但還有很短的一段無聲間隙，這一段的時長稱為嗓音起始時間（簡稱VOT），VOT的長短不同和閉塞輔音音色在聽辨上有決定性作用。此外，輔音與元音或元音與輔音結合，中間那段過渡因在聽感上是辨別輔音的徵兆，稱為過渡音徵，在語圖上表現為在元音共振峯橫槓前部或後部有彎曲形狀，一般以第二共振峯最具有過渡音徵的特點。音徵的長短和彎曲的走勢反映了這個輔音的發音部位。因此，嗓音起始時間與過渡音徵都是聽辨輔音的重要參量。

聲學語音學

把普通話的元音、輔音的聲學參量選出若干有代表性的列表於下（表 1、表2、表3）各表中的數據選自《普通話單音節語圖冊》。

語言學家開始採用聲譜來分析語音之後，為便於比較和描寫，把這些聲學數據轉換成一種兩座標的圖，它和通行的四邊形元音舌位圖很相似，稱為聲學元音圖。它以元音的第一共振峯為縱座標，第二共振峯為橫座標。座標的分度有的用線性（等分），有的用對數或其他標準。這類圖只是設法把不同元音及其變體在圖上區別開來，作出的圖大致和元音的舌位位置相當(圖8)。用這種方法來研究複合元音，也可以根據複合元音的共振峯逐段量出數據來作圖。這就能更形象地表達複合元音的動程和起訖點。