普通话不送气/送气音的气流气压信号研究

苏　敏，于洪志

(西北民族大学 中国民族信息技术研究院，甘肃 兰州 730030)



普通话不送气/送气音的气流气压信号研究

苏敏，于洪志

(西北民族大学 中国民族信息技术研究院，甘肃 兰州 730030)

文章采用语音空气动力学PAS6600，对所提取生理学参数进行分析，从生理上说明汉语普通话辅音中不送气/送气音在发音过程中的生理变化：汉语普通话不送气音与之相对应的送气音，在发音时发音部位并不是完全相同的；塞音在发音时，辅音收紧点越靠后，在听感上越响亮.这主要是由于声门下压力的影响.

普通话;不送气/送气音;峰值气流;峰值气压

0　引言

气息是语音产生的“原动力”，没有气息也就没有语音.研究语音产生时压力、气流变化的学问，称为语音空气动力学[1].近年来随着实验语音设备以及计算机的发展，人们开始利用实验设备来研究语音发音时的生理变化.这对传统语音学中音系的描写加以佐证，同时对一些不易被感知的发音器官有了一定的认识.关于不送气/送气音的研究在国外开始得较早.美国语言学家布龙菲尔德指出:在形成封闭的方式上,气流压力的大小和嘴唇或舌头的活动力强度可以分为不同的等级，压力和活动程度小的是弱音,大的是强音[2].布洛赫认为，凡在发音的时候,用的力气比较强而肌肉又比较紧张的辅音就叫强音,反之用的力气弱而肌肉又不太紧张的辅音就叫弱音[3].在国内，吴宗济(1988)把世界各语言中送气辅音与不送气辅音的关系分为两类.在一类语言中,发音部位相同的两个辅音,由于发音方法有送气与不送气的差别而形成两个对立音位.在另一类语言中,发音部位相同的两个辅音,虽然发音方法有送气和不送气的差别,但由于它们出现在不同环境中,因此互为音位变体.汉语普通话中不送气/送气辅音的区别属于第一种情况.

使用气流气压设备PAS6600在语音学研究中的历史由来已久.在研究初期，该设备主要用于呼吸性疾病和肺功能不足患者的呼吸和发声时的气流气压测量[6].19世纪70年代，瑞典皇家理工学院的Fant和Gauffin将言语空气动力学与语音学相结合，借助气流气压设备采集人体在不同言语状态下的气流气压信号，来探索发音器官的变化，尤其是声带、声腔等不易被人们所观察的发声器官.在国外，John J. Ohala从气流气压的角度对音位进行整合，同时提出音位整合也应该考虑心理及社会文化等相关因素[7].Christine M. Sapienza将语音的生理研究与物理研究相结合，从气流参数及声学角度对非裔美国人的嗓音特征研究后发现：除了最大流量偏差率的区别，非裔美国人与白种人在嗓音特征上没有显著差别[8].国内关于言语空气动力学的研究开始于20世纪80年代.吴宗济先生从气流气压的角度来研究汉语普通话辅音时提出：塞音不送气音与送气音在除阻之前都有一定的压力峰值，但是不送气音的气压更大.至于气流量，不送气音与送气辅音之间没有显著的区别[9].

1　实验方法

1.1实验设备及发音人

实验中语音信号的采集采用美国KAY公司生产的言语空气动力学系统phonation aerodynamic system(PAS6600).该系统集语音、图像、数据于一体，是进行语音生理分析的一项重要实验仪器.录音在隔音条件良好的录音室进行，录音前对发音人进行几次发音训练,从而使发音人熟悉设备的基本原理.在发音过程中使气流面罩与脸部紧贴，为的是保证所提取的生理参数的准确性，也为发音人创造一个良好的发音环境.

实验共选取五名发音人，五人均为在校大学生且普通话水平在二级甲等以上，语音纯正，无听力障碍及嗓音疾病史.为保证发音人在发音时气流的稳定性，在录音时，当一个音节读完时停5秒再发下一个音.

1.2参数简介及词表的建立

峰值气流(Peak Expiratory Airflow, PEA)是辅音发声时单位时间内气流流出声门的最大速率，一般与声门的开张面积成正比.开张面积越大，单位时间内通过的气流量就越多，单位面积的气流速率就越大.

峰值气压(Peak Air Pressure, PAP)是辅音声母除阻前口腔内的最大气压值.在发音过程中由于辅音气压值的变化比较大，气压峰值在很大程度上能决定一个辅音的性质.一般情况下，除阻时间越长则气压峰值越大.在生理上，塞音的峰值气压与声门下压力一致.

由于不送气/送气音属于汉语普通话的辅音范畴，而辅音在发音过程中时长较短，因此为了保证所采集的生理参数的准确性，在每个不送气/送气音后分别加元音a、i、u来进行呼读.汉语普通话有6对辅音，由于气流气压设备在采集信号过程中气压管无法到达发音人舌根位置，因此通过设备采集到的不送气/送气舌根音g、k的生理参数并不准确，因此本文对舌根音不做研究.将b、p、d、t、z、c、zh、ch、j、q与a、i、u相拼后共计30个语音样本，采用人工标记辅音的方法提取不同辅音的生理参数，对所提取到的不同情况下的相同辅音的参数求平均，得到汉语普通话辅音的气流气压参数表.

2　实验分析

汉语普通话共有21个辅音，传统语言学按发音方法将辅音分为五类：塞音、塞擦音、擦音、鼻音以及边音；按发音部位将辅音分为：唇音(双唇音、唇齿音)、舌尖音(舌尖前、舌尖中、舌尖后)、舌面音(舌面前、舌面后).其中，塞音和塞擦音有不送气/送气的区别.实验语音学采用气流气压设备PAS 6600进行信号采集，得到了汉语普通话双唇不送气/送气塞音b、p，舌尖中不送气/送气塞音d、t，舌尖前不送气/送气塞擦音z、c，舌尖后不送气/送气塞擦音zh、ch，舌面前不送气/送气塞擦音j、q的气流气压参数表.

表1汉语普通话不送气/送气辅音的气流气压参数表

图1为汉语普通话不送气/送气辅音气流气压参数分布图.其中横轴代表峰值气压，纵轴代表峰值气流，菱形代表10个不同不送气/送气辅音.通过对实验中所有不送气/送气辅音样本进行分析，在整体上较为直观地指出不送气/送气音在峰值气流以及峰值气压上的区别，从而说明汉语普通话不送气/送气辅音生理特征的不同.

图1汉语普通话不送气/送气辅音气流气压参数分布图图2汉语普通话不送气/送气辅音峰值气流图

汉语普通话不送气/送气辅音在峰值气流与峰值气压图上表现为不规则四边形，b、p、j、q为不规则四边形的四个顶点.其他不送气/送气辅音几乎位于这个不规则辅音的内部.通过对图1的观察可以发现：从整体上看，不送气音的峰值气压普遍大于与之相对应的送气音的峰值气压，送气音的峰值气流普遍大于与之相对应的送气音的峰值气流.不送气音点与相对应的送气音点所形成的直线在倾斜方向上几乎一致.

从峰值气流来看，在汉语普通话不送气/送气辅音气流气压参数分布图上分为两大区域.其中，峰值气流<1.5 Lit/Sec的区域形成小峰值气流聚集区，峰值气流>1.5 Lit/Sec的区域形成大峰值气流聚集区.在小峰值气流聚集区内都是不送气音，大峰值气流聚集区内都为送气音.从峰值气压来看，汉语普通话不送气/送气辅音的峰值气压分布相对分散，峰值气压差达到10.55 cmH2O.其中，双唇送气塞音p的峰值气压最小，舌面后不送气塞擦音j的峰值气压最大.以下分别从峰值气流和峰值气压的角度对普通话中的不送气/送气辅音进行分析.

图3　汉语普通话不送气/送气辅音峰值气压图

从峰值气流的角度来看：①从发音方法来看，汉语普通话中，在塞音中，双唇送气辅音p的峰值气流最大，双唇不送气辅音b的峰值气流最小.在塞擦音中，舌面后送气辅音q的峰值气流最大，舌尖前不送气辅音z的峰值气流最小.送气音辅音的峰值气流普遍大于不送气辅音.在送气音中，按大小排序后依次为：q>p>ch>c>t.在不送气音中，按大小排序后依次为：j>zh>z>d>b.②从发音部位来看，在塞音中，就送气音而言，发音部位越靠后，峰值气流越小.就不送气音而言，发音部位越靠后，峰值气流越大.在塞擦音中，就送气音而言，发音部位越靠后，峰值气流越大.就不送气音而言，发音部位的改变与峰值气流没有明显的关系.

从峰值气压的分布来看：①发音方法，总体上在汉语普通话不送气/送气辅音当中，不送气辅音的峰值气压都大于送气辅音的峰值气压.塞音的峰值气压小于塞擦音的峰值气压，其中，舌面后不送气塞擦音j的峰值气压最大，双唇送气塞音p的峰值气压最小.②从发音部位来看，在塞音内部，无论送气与否，舌尖中音的峰值气压都将大于双唇音.在塞擦音内部，无论送气与否都表现为：舌面前音>舌尖后音>舌尖前音.

3　讨论

3.1汉语普通话不送气/送气音的峰值气流差异

峰值气流的大小与声门开张面积有关，峰值气流越大,在发音时声门的开张面积也就越大，反之则声带开张面积小.在汉语普通话不送气辅音中，峰值气流大小排序为：b

汉语普通话不送气/送气音中，送气音声门开张面积的大小排序与之相对应的不送气音不存在一一对应关系，因此根据发音方法划分出来的不送气音和送气音在发音部位上并不是完全相同的：不送气音和与之相对应的送气音在发音过程中有相同的发音收紧点,即成阻的发音器官相同.但是在声门开张的面积上，不送气音和与之相对应的送气音有不同的表现形式.

3.2汉语普通话不送气/送气音的峰值气压差异

峰值气压反映辅音除阻前口腔内的最大气压值.对发音过程中的汉语普通话不送气/送气音的峰值气压分析发现，不送气音的峰值气压按大小排序后为b

声门下压是促使、维持声带振动的重要作用力，对声音的音调和响度具有显著的影响.在发爆破音时，声门下支气管压力快速上升促使口腔内压力上升，其中有一段时刻声门下压与口腔内压力一致，而此时为口腔内压力最高的时刻，因而可以通过口腔内压推测声门下压.由于声门下压力测量困难，因此通过测量其他生理参数近而推算音位的声门下压力变得很有必要.在汉语普通话不送气音与送气音中，就塞音而言，d和t的峰值气压均大于b和p的峰值气压，因此可以推出，辅音的成阻部位越靠后在听感上响度yi 越大.这主要是由于声门下压力的升高使得在发音时辅音基频升高，从而造成音位在响度上的增加.

4　结论

本实验采用语音空气动力学系统PAS6600设备，通过对汉语普通话辅音的气流峰值参数与气压峰值参数分析，说明在汉语普通话中不送气/送气辅音在发音过程中一些不易被感知到的发音器官的变化，从而说明不送气辅音与送气辅音间的区别，细化了辅音的描写.

通过实验分析可以得出如下结论：①汉语普通话辅音中，不送气音和与之相对应的送气音在口腔内的发音器官相同，即辅音成阻点相同，但是在声带的开张面积上有一定的区别.因此，汉语普通话中不送气音与之对应的送气音在发音部位上并非完全相同.②塞音在发音过程中，辅音收紧点越靠后在发音上就越响亮，这主要是由于塞音在发音过程中声门下压力较大，因此基频较大，在听感上也就越响亮.

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【Abstract】The physiologic parameters of unaspirated/aspirated sounds in Mandarin were extracted in the process of pronunciation through PAS 6600. it shows the nature of unaspirated/aspirated sound in Mandarin: the articulations of unaspirated/aspirated sounds are not identical in pronunciation. Owing to the influence of Subglottic pressure, the more rearward in consonant tightened point, the louder in the sense of hearing. This paper also gives function equation about unaspirated / aspirated sound in Rear tongue after testing the samples in the experiment.

Study of Unaspirated/Aspirated sounds in Mandarin Based on PAS

SU Min , YU Hong-zhi

(National Languages Information Technology, Northwest University for Nationalities, Lanzhou Gansu 730030, China)

Mandarin; unaspirated/aspirated sounds; Peak Expiratory Airflow; Peak Air Pressure

2016-01-02

2014年研究生科研(实践)创新项目(项目编号：Yxm2014138).

苏敏(1991—)，女，河南安阳人，硕士研究生，主要从事实验语音学方面的研究.

H193；H11

A

1009-2102(2016)01-0018-05