辅音声学格局研究

冉启斌

(南开大学,天津,300071)

1.引言

辅音是音素的一大类别,辅音格局的研究是语音格局研究的重要内容。元音、声调在声学表现上往往具有较长的时长,其本身的声学特征容易考察分析,而辅音则略显复杂。首先是辅音的种类很多,其下位类别包括塞音(stop)、擦音、塞擦音、鼻音、边音、颤音、闪音等。这些辅音不管是在发音特征上,还是声学表现上都很不相同,要进行整体贯通的辅音格局分析是很困难的。其次,很多辅音本身的声学特征不容易提取,例如塞音,其时长非常短,一般都在数十毫秒以内。而有的辅音虽然时长较长,但怎样提取到充分体现其声学特点的数据很不容易,例如擦音、鼻音等。

进行辅音格局研究应该在总体的格局观念和方法指导下,按不同种类辅音的特点,分类别进行考察。换言之,就是在总体的辅音格局下进行不同的下位子格局研究。塞音是最能体现辅音特点的一类音,它在发音时声道形成有完全的闭塞,塞音格局的分析是辅音格局研究的重要内容。擦音在发音时气流通过声道中狭窄的摩擦缝隙,也是辅音发音特点的重要体现,擦音格局的分析也是辅音格局研究的重要部分。我们这里介绍的辅音格局研究以塞音格局和擦音格局为主。鼻音、边音等类别的辅音则适合用其他专门的方法进行格局研究(时秀娟2011)。

2.塞音声学格局分析

我们曾经报道了塞音声学格局分析的基本方法(石锋、冉启斌2008)。这里我们就如何建立塞音格局以及塞音格局分析对揭示语音现象能够提供哪些新的思路进行介绍。

2.1 塞音的声学参量

在所有辅音类别中,塞音是唯一的一种所有语言都具有的辅音音类(Jakobson 1958;Henton,Ladefoged & Maddieson 1992:65),因此对塞音的深入分析显得尤其重要。塞音在发音上具有离散性的特点,它的时值往往都非常短,要从短暂的声学表现上提取到充分反映塞音本质的各项数据是不容易的。

塞音的声学参量从总体上说可以从两个方面观察,其一是塞音本身的声学参量,其二是塞音对邻近语音的影响。

塞音本身的声学参量主要有两个。一是塞音的闭塞段,即发音时塞音除阻之前的持阻阶段,此时声道完全关闭,从听觉上说是无声的,在语图上表现为空白段(GAP)。二是塞音发音时声带的振动情况。塞音发音时声带可以在除阻之前开始振动,还可以在除阻时开始振动,也可以在除阻之后一段时间才开始振动。声带相对于塞音除阻振动的早晚在声学分析上用嗓音起始时间(voice onset time,VOT)来表示。闭塞段是塞音的重要声学特征,正是因为有了闭塞段才有塞音的名称。嗓音起始时间是指塞音除阻爆发跟声带开始振动二者之间的相对时间关系。浊音起始时间对于区分不同类别的塞音是一项有效的参量。

除此以外,塞音本身的声学参量还包括塞音本身的强度、塞音的频谱特性等。但是因为塞音的时值太短,这些参量的提取和测量存在较大的难度。

塞音对邻近语音的影响体现在很多方面,例如塞音对其后元音共振峰的影响,对其后元音音高的影响,以及塞音与后接元音之间的过渡音征(transition cues)等。

2.2 一些方言(语言)塞音的声学格局

上述塞音的声学参量以闭塞段和嗓音起始时间最为显著,也最容易提取。石锋和冉启斌(2008)提出使用塞音的浊音起始时间(VOT)和闭塞段时长(GAP)作为二维平面坐标来构建塞音的声学空间。

北京话共有b[p]、p[p‘]、d[t]、t[t‘]、g[k]、k[k‘]等6个塞音,按送气与否分为两组。根据6个塞音的VOT和GAP数据,将每个塞音绘入塞音声学空间中,可以得到北京话6个塞音的声学格局,如下图(石锋、冉启斌2008)。

图1 北京话塞音声母格局图

在图1中可以看到,b[p]、d[t]、g[k]的整体靠左,并且位置较高;而p[p‘]、t[t‘]、k[k‘]整体靠右,位置也略低。其中b[p]的位置最靠上靠左;k[k‘]的位置最靠右靠下。从总体上看,北京话的6个塞音分为较为明显的两个聚合,即不带音不送气塞音([p]、[t]、[k])和不带音送气塞音([p‘]、[t‘]、[k‘])。

石锋和冉启斌(2008)通过进一步考察给出了太原话、苏州话、中和水语塞音的声学格局。塞音格局分析表明,与北京话同样具有两套塞音的太原话,其格局表现与北京话各有异同。总体情况是太原话塞音的两个聚合分得更开,分布上显得更紧凑。苏州话有清不送气、清送气、浊三套塞音,与北京话、太原话相比在声学空间上纵轴分布范围较宽,横轴分布范围略窄,形成三个聚合。中和水语具有清不送气、清送气、前喉塞浊、鼻冠浊四套塞音,这四套塞音在声学格局图上分为主图和副图显示,主图上都是不带音(voiceless)的塞音,而副图上都是带音(voiced)的塞音。四套塞音在声学格局图上形成四个聚合,分布均衡匀称。

2.3 塞音声学格局的意义

塞音声学格局分析的意义主要体现在两个方面:

第一,塞音声学格局分析能够很好地揭示不同塞音的本质特点。

看似相同的塞音,在格局图中分布的具体位置往往不同,这是因为不同方言中的塞音往往具有虽然细微但却很重要的差异,这种差异体现了塞音性质的不同。例如清不送气的[p]和清送气的[p‘],在北京话、太原话、苏州话中都存在,但它们的性质并不完全相同。赵元任先生早在1935年就指出北京话的清塞音“是弱的”,他用清化的浊音[b‘]来标写(赵元任1935)。罗杰瑞(1995:126)也认为北京话的不送气塞音虽然是“清音”,但都是“弱音”,“对没受过语音训练的人听来好像是浊音”。而苏州话的[p],赵元任(1935)认为是“强的”,并且特意指出“这里头[p]跟[b]一强一弱很不同的”。而从声学格局图上可以看到,北京话的清不送气音比苏州话的清不送气音分布位置低,几乎接近于苏州话的浊塞音。与此相应,苏州话的清不送气音分布位置很高,充分体现了其“强”的特点。

北京话和苏州话的清送气[p‘],在语音性质上也存在差异。赵元任(1935)认为北京话的送气音为“强送气”,指出它们“无论在什么地位,送气作用总是不失落的”。对比北京话和苏州话的清送气音,可以看到北京话的清送气音分布更靠右,而苏州话的清送气音则相对靠左。太原话也有清送气音,但赵元任(1935)将它记为/px/,认为它是“强音加摩擦送气”,“是声门大开着读的”。而从塞音声学格局图上我们正好看到,太原话的清送气音位置更靠右,而且紧密地聚集在一起。

从上面的分析可以看出,塞音声学格局分析对于揭示塞音的本质特点是一条有效的途径。

第二,塞音声学格局分析为声学空间下的塞音特性分析提供了可能。

通过对不同语言(或方言)塞音声学格局的分析,深入了解不同塞音在空间中的分布情况,我们可以发现相同的音类往往分布在特定的区域,并且它们之间的相对位置关系保持有较好的稳定性,因此可以从塞音声学格局图中抽象出一个可供参考的塞音音类声学空间分布图(如图2)。在塞音空间音类分布区域图中,整个塞音空间首先分为不带音区(voiceless area)和带音区(voiced area)。不带音区居右,为塞音空间图的主图;带音区居左,为塞音空间图的副图。在不带音区下又分为不送气音区(un-aspirated area)和送气音区(aspirate area)。在不送气音区又进一步根据辅音的特性分为平音区(plain area)和松音区(slack area)。这样,几乎所有的塞音都在声学空间中得到体现,并且它们相互之间的关系也得到一目了然的展示。

图2 塞音空间中音类分布区域图

从横纵轴反映辅音的特性来看,横轴主要表示的是塞音的带音与否,送气与否,这实际上都属于塞音的发音方法问题。纵轴主要表示的是塞音的松紧强弱,属于塞音本身的发音特性问题,与发音时肌肉的紧张程度密切相关。换言之,在塞音格局图上纵轴和横轴代表了不同的意义,将塞音的各项特征直观地反映了出来。

同时通过塞音格局分析我们还能够看到在一种语言(或方言)中塞音的整体分布在VOT范围和GAP范围上存在一定程度的补偿关系,这反映了塞音的GAP和VOT往往相互牵制,大致具有相对稳定的活动范围,以使各语言的塞音在总体分布空间上呈现一定的稳定状态。

2.4 塞音声学格局的应用

利用塞音格局的分析方法,我们曾经就第二语言塞音习得问题进行研究,取得了一些初步成果。

温宝莹等(2009)考察了德国学生汉语塞音的习得情况。德语只有两套塞音,它们的区别在于[不带音]与[带音]特征的不同,这在德语塞音的声学格局图上显示得非常清楚。而在汉语学习过程中,通过对德语母语者塞音、学习者汉语塞音以及汉语母语者塞音的声学格局进行观察分析,可以很清楚地看到学习者的发音从母语向目标语逐步迁移的过程。通过塞音格局的分析,我们也能进一步发现德国学习者是能够区分汉语送气音和不送气音两个音位范畴的,同时德国学生的汉语送气塞音发音好于不送气塞音。德国学生的错误发音方式是用母语中的浊音特征替代汉语中的不送气特征,用母语中的较紧、较弱的送气特征替代汉语中的较松、较强的送气特征。

肖启迪和冉启斌(2010)考察了韩国学生汉语塞音的习得情况。韩国语有三套塞音,分别是松音、紧音和送气音。对韩国语的塞音格局进行分析可以看到,韩语紧音确实较紧较强,而松音则较松较弱。至于韩语的送气塞音,则也较紧较强,但是送气成分较弱。通过对学习者塞音格局的分析发现,韩国学习者能够较好地区分汉语送气音和不送气音两个音位范畴,但是受其母语发音松紧特征影响,韩国学习者产出的汉语塞音与汉语母语者相比存在着发音松紧上的差异。

关于通过塞音格局的方法研究第二语言习得我们拟进行更多的研究。通过已有的研究可以看到,塞音的声学格局分析对于揭示各种语言塞音的特性以及学习者中介语的表现都是一条行之有效的途径。

3.擦音声学格局分析

擦音在汉语方言中非常常见,在我们考察的汉语方言中每个方言点都存在擦音。从发音部位上看汉语方言中的擦音有12种之多(冉启斌2008)。我们曾经就汉语方言擦音的声学格局进行过一些分析(冉启斌2008;冉启斌、石锋2009),这里报道如下。

3.1 擦音的声学空间分析

擦音靠摩擦的方法发音,一般都具有较长的时长。和短暂的塞音相比,擦音的频谱能够相对容易地考察到。

一般地说,擦音的特性主要表现在强频集中区的不同分布状况上,包括强频集中区的位置高低及强频集中区的分散程度。从擦音的频谱中提取反映擦音特性的声学参量可以有很多方法,其中Svantesson(1986)在前人研究的基础上以频谱重心(center of gravity)、分散程度(dispersion)和平均强度级(mean intensity level)三种参量来考察汉语普通话的6个擦音(也包括相应的6个塞擦音)。Svantesson(1986)的考察方法是选取上述三种参量中的任意两种,以两种参量为横纵轴做成二维平面图形。

语音的强度往往是相对的,它与发音时用力的程度、录音时的不同增益等多种因素都有密切的关系。我们在进行擦音声学空间分析时只选取了频谱重心和分散程度两个参量进行考察。

根据Svantesson(1986),频谱重心和分散程度的测量方法为,先在擦音的某个时间点上做快速傅立叶变换(FFT),得到该点的即时功率谱,然后将即时功率谱转换为临界带(critical band)谱,并计算出每个临界带内的平均强度数值(分贝)。

频谱重心的计算公式为:

分散程度的计算公式为:

上述公式中的F值为:

使用该计算方法对北京话中5个清擦音(f[f]、h[x]、s[s]、sh[ʂ]、x[])进行分析,得到各个清擦音的声学空间,如图3所示。

从图3可以看到,北京话5个清擦音占据各自的位置,且分布的大小和形状均有不同。其中s[s]的位置最靠右靠下,占据面积最小,分布范围最为集中;h[x]的位置最靠左靠上,占据面积很大,分布范围最为分散。各个擦音即时的频谱特性和随时间变化的频谱特性都得到很好的展示。

图3 北京话5个清擦音的擦音空间图

3.2 擦音格局分析

在上面进行的擦音声学空间分析中,不同擦音虽然占据不同位置,但各个擦音之间在分布范围上常常存在重合和交叉。为使各个擦音相互之间的关系更清楚地表现出来,冉启斌和石锋(2009)使用语音格局分析的思路,对频谱重心参数和分散程度参数分别进行相对化处理。频谱重心(G)的相对化处理按照下列公式进行:

G=(Gx-Gmin)/(Gmax-Gmin)*100

其中Gmax表示5个擦音中谱重心的最大值,Gmin表示5个擦音中谱重心的最小值,Gx为某个擦音的谱重心值。

分散程度(D)的相对化处理按照下列公式进行:

D=(Dx-Dmin)/(Dmax-Dmin)*100

上式中各项数据的含义与频谱重心相同,这里不再赘述。

按照上述公式做出的北京话清擦音格局,如图4所示。

图4 北京话清擦音格局图

从北京话5个清擦音的格局图可以看到,普通话中h[x]的分散程度最大,频谱重心最低;s[s]的分散程度最小,频谱重心最高。二者处在格局图的两个顶点位置上,确定了擦音格局图的范围,其他擦音处在这个范围以内。[x]和[s]的极端性是它们各自特有的声学特性的反映,这是由不同的发音生理状态产生的。两者发音体的质地、肌肉软硬各不相同,[x]靠软腭和舌面产生摩擦,缝隙面积较大,肌肉柔软,是柔性的摩擦;[s]是由舌尖和齿龈产生摩擦,缝隙面积较小,骨质较硬,属于刚性的摩擦。擦音格局较好地揭示了不同擦音各自的声学特性和相互之间的对比关系。

3.3 擦音声学空间分析的应用

冉启斌(2008)曾使用擦音声学空间分析的方法对除北京话之外的青岛话、上海话、湘潭话、南宁话、厦门话等5个方言点中的所有擦音进行较为全面的考察,从声学的角度看到了方言中擦音的很多细微表现。以喉擦音为例,上海话的/h/由于属于清喉擦音,而浊擦音//并非真正的带音擦音,而是相当于元音性质;湘潭话的//基本上是清喉擦音/h/;厦门话中的/h/则摩擦非常弱,能量很小。

在所有擦音中,舌尖擦音/s/是最为常见的。冉启斌(2010)在冉启斌(2008)有关数据的基础上专门以汉语方言中的舌尖前擦音音位/s/为例对比分析了北京话、青岛话、上海话、湘潭话、南宁话、厦门话等6个方言点这一擦音的声学特点,并结合以往研究分析了这些舌尖擦音的异同。通过这些分析可以看到,不同方言虽然使用相同的音标符号,但是这些音标符号的所指在语音特性上可能具有很大的差异。同时,不同语言(方言)间语音的差别也表现在其音位变体的不同上。

擦音空间是二维的,但由于它是从一段擦音样点得出的声学数据,所以实际上反映了擦音三个方面的信息,即某个时间点上频谱重心的高低,分散程度的大小,以及频谱重心、分散程度在时间维度上的变化情况。擦音空间分析综合了这三个方面的信息,不同擦音在声学频谱上的特点基本上能够从擦音空间中直观地反映出来,因而对于揭示擦音的语音特性以及比较不同擦音之间的差异具有较为明显的意义。有关擦音声学空间分析及擦音格局分析我们还在做进一步的研究。

4.结语

辅音种类繁多,特征各异。应用语音格局的思路进行辅音的声学分析,按不同辅音的特点分类别进行考察,可以从塞音子格局和擦音子格局等角度入手。通过我们的研究,选取塞音本身的声学参量嗓音起始时间和闭塞段时长作为二维坐标,能够很好地展现各类塞音的声学特性,为在声学空间中考察不同塞音之间的相对关系提供了可能。而对于擦音,通过提取计算其频谱重心和能量的分散程度从而建立二维坐标,也能够使不同擦音各自的声学特性得到直观的展示,并使不同语言(方言)擦音的对比分析更加便捷有效。

辅音的格局分析可以从多方面进行,例如除了本文报道的辅音声学格局外,还可以从发音生理的角度、心理听觉的角度对辅音格局进行研究,这实际上属于辅音的生理格局及听觉格局。声学格局和生理格局、听觉格局的总体研究思路是一致的,只是研究的着眼点和数据来源不同,它们是相互补充的关系。今后我们将开展更多的辅音声学格局应用研究和辅音的生理格局、听觉格局研究。

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