نگاهی کوتاه به مقایسه آکوستیکی تمبک و کلام (III)

هر صدا معمولا از چند فرمانت تشکیل میشود که معمولا دو فرمنت آغازین F1 و F2 برای آنالیز حروف مصوت کافی اند. فرمنت F1 دارای بم ترین فرکانس است.

در شکل سمت چپ، طیف ارتعاش تارهای صوتی، در بخش میانی منحنی تشدید حفره دهانی و در بخش بالا تاثیر منحنی تشدید حفره دهانی بر طیف ارتعاشی تارهای صوتی مشخص است.

وجود ۳ فرمانت در ساختار نهایی قابل تشخیص است.

در شکل زیر علاوه بر مشاهده فرمانت های مصوت “EE” انگلیسی، می بینیم که با تغییر ارتفاع صدا (از ۱۲۸ هرتز به ۲۵۶ هرتز) ساختار فرمانت های مصوت “EE” انگلیسی تغییر نکرده است.

فرمانت F1 در هر ۳ نمونه حول و حوش ۳۰۰ هرتز و فرمانت F2 حول و حوش ۲۳۰۰ هرتز مشاهده می شود:

همچنانکه گفته شد، فرمانت ها نشان دهنده توزیع بیشتر انرژی در ساختار طیف علی رغم اصطحلاک کلی انرژی می باشند. در شکل زیر می توان جدول و شکل مرتبط با فرکانس فرمانت های F1-F2 را در چند مصوت زبان انگلیسی که توسط پرفسور D.B.Fry در کتاب “The physics of speech” ارائه شده است را مشاهده نمود:

در شکل بالا خط پایین مشخص کننده فرکانس فرمانت F1 و خط بالا مربوط به فرکانس فرمانت F2 در مصوت های مورد نظر است. با مشاهده شکل بالا مشخص می شود که روند تغییرات فرکانس F2 در چهار گروه مصوت افزایشی است.

با استفاده از نرم افزار Formant Synthesis Demo می توان مصوتها را شبیه سازی نمود. پارامترهای متغیر در این شبیه سازی فرکانس، پهنای باند، فرکانس فرمانتها، میزان نویز، شکل موج و نمونهُ Sample صوتی مورد نظر جهت شبیه سازی صدا است. در این شبیه سازی مصوت “او” – ” آ ” – “ا” (به فتح دال) و “ای” در فرکانس ۱۲۹ هرتز شبیه سازی شدند. پارامترهایی که در شبیه سازی این مصوتها تعریف شدند را می توان در شکل زیر مشاهده نمود:

شکل زیر طیف مربوط به اصوات یاد شده است. آنالیز این اصوات توسط نرم افزار TF32 انجام شده است. با این نرم افزار می توان کلام و هر صدای دیگر را آنالیز نمود.

خط توپر معرف فرمانت F1 و خط نقطه چین معرف فرمانت F2 است. با بررسی شکل پایین نیز مشخص می شود که روند تغییرات فرکانس F2 افزایشی است.

آنچه در بالا ذکر شد مربوط به تغییرات فرمانت ها هنگام ادای مصوت های گوناگون است. اما در مورد حروف صامت (بی صدا) وضعیت متفاوت است. قبلا گفته شد که در تولید این اصوات، تارهای صوتی نقشی ندارند. موج و طیف صوتی این اصوات در حالت عادی نامنظم و غیر هارمونیک بوده و نشانگر خشه بودن آنها است. در این طیف گستره وسیعی از فرکانسهای صوتی را می توان مشاهده نمود. صدای بیرون آمده از حنجره با توجه به مکانیسم های باز و بسته بودن تولید خشه می نماید. این اصوات می توانند صامت های مقطع مانند “ت” یا کشدار مانند “ش” باشند. منبع تولید صدای خشه ها متفاوت است. در واقع اندامهای صوتی با توجه به عملکرد باز و بسته خود مانند یک فیلتر انواع صامت ها را تولید می نمایند. در زیر مثالهایی ذکر شده اند:

• “ب”: صامت انفجاری دولبی

• “د”: صامت انفجاری دندانی (تماس نوک زبان با دندان بالا)

• “ت”: صامت انفجاری دندانی (تماس نوک زبان با دندان بالا)

• “س”: صامت سایشی لثوی

• “ش”: صامت سایشی لثوی – کامی

• “خ”: صامت سایشی زبان کوچکی

از جمله پارامترهای مهم در طیف خشه ها منطقه توزیع حداکثر انرژی است:

• صامت سایشی لثوی – کامی “ش” با حداکثر انرژی صوتی در محدوده فرکانسی بالا

• جفت مصوت – صامت انفجاری [p، b] با حداکثر انرژی صوتی در محدوده فرکانسی پایین

• جفت مصوت – صامت انفجاری [t، d] با حداکثر انرژی صوتی در محدوده فرکانسی بالا

منبع : نگاهی کوتاه به مقایسه آکوستیکی تمبک و کلام (III)

نگاهی کوتاه به مقایسه آکوستیکی تمبک و کلام (II)

۳- صامت و مصوت: تولید دسته ای از آواهای گفتاری همراه با ارتعاش تارهای صوتی و تولید صدا است مانند “آ”، “e” و… به این دسته از آواها “صدادار، مصوت یا واکه (Voiced)” می گویند. برعکس در تولید دسته ای دیگر از آوا ها اندامهایی به غیر از تار صوتی نقش دارند مانند دندانها، لثه و… این آواهای بدون بهره از ارتعاش تارهای صوتی را “بی صدا، صامت یا بیواک (Voicless)” گویند مانند “ش”، “s” و… بعضی از آوا ها هم ترکیبی اند مانند “ز” که اندام گفتاری مجزا جهت تولید صدای آن نقش داشته و در واقع ترکیب صامت و مصوت است.

۴- محل تولید گفتار (Place of articulation): محل برخورد اندام های متحرک و ثابت گفتاری جهت ایجاد حروف بی صدا (Consonant) را گویند.

۵- نحوه تولید گفتار (Manner of articulation): وضعیت نسبی اندامهای ثابت و متحرک در ایجاد گفتار را گویند. آواهای گوناگون بر اثر حرکات گوناگون اندامهای گفتاری شکل می گیرند. در واقع تاثیر اندام های گفتاری ثابت و متحرک بر جریان هوای ششها خارج شده از حنجره انواع آواهای صدادار، صامت سایشی، انفجاری و غیره را تولید می نماید. آواهای مصوت مانند “آ”، “ای” بر اثر ارتعاش تارهای صوتی به هنگام خروج هوای ششها از حنجره تولید می شوند. اما آوای صامت سایشی مانند “س” از تاثیر اندام های گفتاری ثابت و متحرک بر جریان هوای خروجی شش از محفظه دهانی شکل می گیرد. مکانیسم تولید گفتار بسته به نوع خروج جریان هوا از شش به بیرون همواره به دو شکل است:

- مکانیسم بسته: این نحوه تولید به دلیل بسته بودن راه هوا ایجاد می شود. بر اثر فشار هوا گرفتگی باز شده و در نتیجه هوا به شکل انفجاری از دهان رها می شود. آوای ناشی از این مکانیسم انفجاری (Plosive) نام دارد. آوای انفجاری بسته به محل تولید انواعی دارد مانند:

• “پ”: صامت انفجاری دولبی
• “ب”: صامت انفجاری دولبی
• “د”: صامت انفجاری دندانی (تماس نوک زبان با دندان بالا)
• “ت”: صامت انفجاری دندانی (تماس نوک زبان با دندان بالا)

اگر باز شدن گرفتگی به تناوب صورت گیرد نوعی لرزش ایجاد می شود که به آوای منتجه لرزشی (Trill) گویند؛ مانند:

• “ر”: صامت لثوی لرزشی (تماس متناوب نوک زبان با لثه)

– مکانیسم باز: این نحوه تولید به دلیل باز یا نیمه باز بودن راه هوا ایجاد می شود. در یک شکل آن به دلیل نزدیک بودن اندام گفتاری و نیمه باز بودن راه خروج، هوا با اشکال و سایش خارج می شود. آوای ناشی از این مکانیسم سایشی (Fricative) نام دارد.

• “س”: صامت سایشی لثوی
• “ز”: صامت سایشی لثوی
• “ش”: صامت سایشی لثوی – کامی
• “خ”: صامت سایشی زبان کوچکی

۶- مشخصات آکوستیکی آواهای گفتاری‌: بخشی از آواشناسی (Phonetics) که ابعاد آکوستیکی گفتار را بررسی می کند آواشناسی آکوستیک (Acoustic phonetics) نام دارد. آواشناسی آکوستیک خصوصیاتی همچون دامنه دقیق موج، طول آنها، فرکانس پایه یا خصوصیات دیگر فرکانس امواج را بررسی می کند و به روابط این خصوصیات با دیگر شاخه های آواشناسی (مثل آواشناسی تولیدی یا شنیداری) می پردازد.

یکی از نتایج بررسی آکوستیکی گفتار آن است که اندام گفتاری را مانند یک سیستم صوتی بدانیم که با تغییرات شکلی و ارتعاشی خود به صورت یک فیلتر آواهای گوناگون را ایجاد می نماید. بخشهای مختلف اندام گفتاری جهت ایفای نقش به عنوان یک مولد صوت عبارتند از:

• ششها: جریان هوای خارج شده از آنها به عنوان منبع تولید انرژی مورد نیاز برای ایجاد گفتار، به کار می رود.

این جریان هوا سایر اندامهای گفتاری را مرتعش نموده و در نتیجه این ارتعاش به هوا منتقل و آوا ایجاد می نماید.

• حنجره و تار صوتی: باز و بسته شدن متناوب تارهای صوتی به وسیله عضلات حنجره مانعی در راه هوای خروجی از ششها ایجاد می نماید و هوا به طور متناوب محفظه حنجره می شود:

- عضلات حنجره با تغییر در کشش و ضخامت تارهای صوتی می توانند زیر و بمی و شدت اصوات را تغییر دهند.

- به دلیل حرکت متناوب و منظم تارهای صوتی، ارتعاش هوای محفظه حنجره کاملا منظم بوده و ساختار صوتی آن دارای هارمونیک است.

- حنجره با تقویت ارتعاشات خود، گفتار را قابل شنیدن می کند.

- حنجره به هنگام تولید آوای صامت از فعالیت باز می ماند.

- هرگونه تغییر در حالت روحی و رفتاری باعث تغییر در شکل ارتعاشی حنجره و تارهای صوتی آن می گردد.

• حفره دهانی و بینی: محفظه دهانی و مجرای بینی مانند یک رزوناتور عمل کرده و تحت تاثیر ارتعاشات حنجره مرتعش شده و پدیده تشدید رخ می دهد:

ارتعاش این محفظه تابع حجم و ابعاد و درجه میرایی ارتعاش که تابعی از جنس مواد سازنده آن است می باشد. چون نسوج سطحی اندام گفتاری از مواد جاذب صدا می باشند، در نتیجه انرژی صوتی به میزان بالایی مستهلک شده و درجه میرایی ارتعاش بالا است. با این حال، برای تعدادی از فرکانس ها میزان میرایی ارتعاش کم می باشد و در ساختار طیف آوا می توان قله هایی را مشاهده نمود. برای هر آوا این الگوی ارتعاشی منحصر بفرد می باشد. از طرفی این نقاط برجسته در واقع حاصل تاثیر ارتعاش محفظه، بر ارتعاش تارهای صوتی است. بدین ترتیب علی رغم تغییر فرکانس ارتعاش تارهای صوتی الگوی ارتعاشی کلی (قله ها و برجستگی ها) همواره ثابت خواهد بود. این برجستگی ها که فرمانت (Formant) نام دارند و آنها را با F نمایش می دهند، از عوامل شکل دهنده جنس و رنگ صدا می باشند.

منبع : نگاهی کوتاه به مقایسه آکوستیکی تمبک و کلام (II)