布努语送气清擦音的声学分析

兰庆军

（上海师范大学，上海 200234）

一、研究背景

辅音送气与不送气主要是塞音或塞擦音区别词义的特征，擦音有送气与不送气的对立是一种罕见的语言现象。目前发现有送气清擦音的语言有白马语、怒苏语、白语、道孚语、尔龚语、扎坝语（孙宏开、胡增益、黄行，2007）[1]，苗语（王辅世，1985；王春德，1986；王辅世、毛宗武，1995）[2-4]，布努语（蒙朝吉，2001）[5]。关于苗瑶语送气清擦音的研究方面，王贤海（1988）[6]通过实验语音学方法，对黔东苗语、藏语巴塘话和白马语的送气清擦音现象进行研究，分析这种语音现象的声学特征和发音机制。还有学者从不同角度来探讨黔东苗语送气清擦音的来源，如李炳泽（1994）[7]探讨过黔东苗语送气擦音sh和ɕh的产生时间，认为sh来源于古苗语*ntsh、*tsh、*s，ɕh来源于古苗语*tʂh、*ɳtʂh、*ʂ、*ɕ，产生时间大约是公元10—14世纪；谭晓平（2015）[8]认为黔东苗语送气擦音是后起的区域性语音创新，是辅音格局经历大变动之后语音内部调节的结果；石德富（2017）[9]从推链演变角度来分析养蒿苗语送气清擦音的产生，认为养蒿苗语是由同部位不送气清擦音演变而来。布努语和苗语同属于苗语支语言，送气清擦音有发生学关系。目前对于布努语送气清擦音的研究主要集中在语音描写方面（陈其光，2001；李云兵，2018；兰庆军、吴正彪，2016）[10-12]，而未涉及布努语送气清擦音的声学特征。鉴于此，本文在前人研究的基础上，采用声学分析的方法，提取时域参量和频域参量的声学参数，从宽带语图、频带能量分布、谐波能量差等方面来分析巴马布努语送气清擦音θh的声学特征，确定其音位地位。

二、实验方法

（一）实验设备

本文对巴马布努语送气清擦音做初步实验分析，所用的语料于2021年10月20日在南宁市兴宁区中海国际社区录制。本实验录音采用联想ThinkPadE580笔记本电脑，创新外置声卡，SONYECM-Ms907高向性话筒，录音和分析软件是由贝先明先生提供的Praat汉化修改版（4.0），采样频率为22 050Hz，采样精度为16bit，录音通道为单声道，在安静室内录音。

（二）发音人

根据研究需要，本项实验选择3位发音人，2男1女，3位发音人都是巴马瑶族自治县东山乡弄山村人，母语均为布努方言东努土语，从小生活在东山乡布努方言东努土语的语言环境中，并且发音比较纯正流畅。具体见表1发音人信息表。

表1 发音人信息表

（三）实验例词表

本文所研究的巴马布努语清擦音有送气和不送气对立。根据实验需要，制作发音例词表时主要由20个单音节词构成，其中包括10个送气清擦音和10个不送气清擦音，存在送气和不送气对立音节的韵母和声调相同，送气清擦音例词次序在前，不送气清擦音例词次序在后，由发音人按照自然状态说话的语速对每个词读3遍，每遍间隔2s或3s，共有20×3×3=180个有效样本。如表2的巴马布努语送气与不送气清擦音实验例词表。

表2 巴马布努语送气与不送气清擦音实验例词表

（四）声学参数提取

声学实验主要用Praat语音分析软件提取时长、谐波、共振峰几项声学参数。（1）提取时长：主要提取整个音节时长、声母段时长和送气时长，通过音节总时长和声母段时长两项数据来观察清擦音θ与θh的时长差异，同时提取元音的第一共振峰（F1）、第二共振峰（F2）和第三共振峰（F3）的数值。（2）提取谐波和第二共振峰的能量数据：提取数据主要用来计算H1-H2和H1-F2值，用语音分析软件绘制元音声带振动后30ms处的频谱图和平滑处理后显示的共振峰LPC图。提取第一谐波的振幅值、第二谐波的振幅值和第二共振峰的振幅值，测量H1-H2值和H1-F2值。如果第一谐波（H1）的振幅值高于第二谐波（H2）的振幅值，第一谐波的振幅值（H1）高于第二共振峰（F2）的振幅值，说明元音振动30ms处有气声发音特征，由此通过逆推来判断前面的音段存在送气现象。

三、实验结果与分析

关于清擦音送气和不送气的对立现象，宋一平（1985）[13]38认为擦音送气仍是擦音，被认为与擦音有别的是所谓送气擦音，其实差别在其他方面，而不在送气。但本文通过实验结果表明，巴马布努语确有一套对立的送气清擦音θh与不送气清擦音θ，是否送气是一组重要的区别性特征。下面从声学角度来观察巴马布努语送气清擦音的声学特征，继而论证巴马布努语送气清擦音θh与不送气清擦音θ对立。

（一）送气擦音的声学特征

擦音（fricative）是指气流受到发音器官阻塞，但没有形成完全阻塞气流的通路，留出一道窄缝，气流从窄缝中摩擦出来而形成的辅音。关于辅音送气（aspriration），在传统语音学中一般认为送气音的气流比较强，不送气音的气流比较弱；送气音除阻之后有强气流吐出，除阻之后没有气流则为不送气音，即发音过程中是否有“听得见的呼气声”（王双成、陈忠敏，2010）[14]。下面先通过M1读3组例词的宽带图和波形图来观察巴马布努语清擦音送气与不送气的声学特征，如图1—图3所示。

图1 巴马布努语θhən⁴⁵²“熟”（左），巴马布努语θən⁴⁵²“请”（右）

图2 巴马布努语θhən⁴⁴“送”（左），巴马布努语θən⁴⁴“抬”（右）

图3 巴马布努语θha⁴⁴“算”（左），巴马布努语θa⁴⁴“放”（右）

从图1—图3的左右图中可以看到，声母段所呈现出声学特征具有明显的差异。其中左图为例词“熟”“送”“算”的宽带图和波形图，声母都是齿间送气清擦音θh-。从宽带图明显看到声母段内显示出两个噪音乱纹要素，并且频谱图呈现阶梯状现象（图1和图3的阶梯状比较明显），说明有两段声源。第一段声源是清擦音θ发音部位收紧点处，舌尖顶住齿间或者上齿背，形成狭窄的通道，急促的气流高速通过狭窄通道时与齿间或者齿背形成摩擦而产生噪音声源，由于发音部位最靠前，形成收紧点的缝隙较小，持阻的时间比较短，形成摩擦时长较短，谱重心较高，然而能量就集中在高频区，并呈现出比较暗淡的噪音乱纹，频带能量一般分布在1458Hz～8000Hz间。第二段是送气段声源，送气声源在声门到会厌处，急促气流通过打开的声门撞击会厌或者假声带产生较弱的湍流噪音声源（Stevens，2000）[15]429。由于声源到齿间形成的共鸣腔较长，气流经过较长的共鸣腔时形成比较弱的湍流，所以在低频区就呈现出噪音乱纹的分布，频带能量一般分布在250Hz～8000Hz间。

右图为例词“请”“抬”“放”的宽带图和波形图，声母都是齿间不送气清擦音θ-。从宽带图很明显看到有一段不规则的暗淡乱纹，乱纹不形成阶梯状现象，说明只有一段声源，并且形成的频带能量主要集中在高频区，即声母段频带能量主要分布在3446Hz～8000Hz间，比送气清擦音θh摩擦段的能量高1988Hz左右。另外，从左右的波形图也能够明显看出，送气齿间清擦音θh-比不送气齿间清擦音θ-的振幅要明显。

关于时域参量和频域参量的声学参数，具体情况如表3巴马布努语部分例词送气和不送气清擦音的声学数据（保留整数）。从表3中可以明显看到，在送气和不送气相对立的两个音节中，送气音节的总时长大于不送气音节的总时长，送气音节和不送气音节的辅音时长基本相同（时长相差不超过7ms），送气音节的送气时长大于辅音时长。例如：“熟”的送气时长为63ms大于辅音时长55ms，“送”的送气时长61ms大于辅音时长53ms，“算”的送气时长64ms大于辅音时长58ms。其元音时长也基本相同（时长相差不超过33ms），不送气的辅音频率下限明显大于送气的辅音频率下限。从送气与不送气对立的两个音节来看，它们的元音第一共振峰（F1）、第二共振峰（F2）和第三共振峰（F3）基本相同。例如：θha⁴⁴“算”和θa⁴⁴“放”两个音节的元音共振峰频率位置基本相同，即θha⁴⁴“算”的元音[a]的第一共振峰（F1）是777Hz，θa⁴⁴“放”的元音[a]的第一共振峰（F1）是755Hz，两个音节的元音第一个共振峰相差22Hz，第二共振峰（F2）相差80Hz，第三共振峰（F3）相差259Hz。从第一共振峰与第二共振峰的相差值都不超过100Hz来分析，可以推测出两个音节元音的音值基本相同，属于同一个元音，由此证明两个音节的区别特征不是由音色上的差异构成的。

表3 巴马布努语部分例词送气和不送气清擦音的声学数据表

那么上述3组例词音节对立是不是由音高差异导致音节差异呢？具体情况可以通过表4基频声学参数来佐证布努语清擦音有送气与不送气对立。从表4的基频值可以看到，送气音节和不送气音节的基频值基本相同。例词“熟”和“请”的基频值相差最大值为30Hz，最小值为9Hz；例词“送”和“抬”的基频值相差最大为9Hz，最小为2Hz；例词“算”和“放”的基频值相差最大值为3Hz，最小值为0Hz。可见，所列举例词“熟”和“请”的调值和调类相同，“送”和“抬”的调值和调类相同，“算”和“放”的调值和调类相同，而存在区别词汇意义的是送气与否。

表4 送气音节与不送气音节的元音基频值表（单位：Hz）

（二）谐波能量差

通过元音声带振动后30ms处进行瞬时频谱截面图来判断是否有送气存在。由于送气声母的送气段后接元音前部往往伴随着气声发声特征，气声发声主要是声带松弛，气流就从声带松弛处溢出而形成，紧跟第一谐波（H1）的能量较高，第二谐波（H2）的能量较低。曹剑芬（2007）[16]47认为气声的声谱特征常表现为频谱斜率上第一谐波的能量大于第二谐波的能量（H1＞H2）。朱晓农（2010）[17]90指出除了第一谐波与第二谐波的能量差（H1-H2）外，还需要用第一谐波与第一共振峰的能量差（H1-F1），第一谐波与第二共振峰的能量差（H1-F2）或第一谐波与第三共振峰的能量差（H1-F3）来确定气声的存在。很多鉴定语言中是否有气声发声特征都以H1-H2、H1-F1或H1-F2的数值来判断，而H1-H2的数值被认为是反映声带振动的开墒，所以是判断气声存在最基本的标准。我们通过辅音后接元音振动30ms处的第一谐波与第二谐波的能量差和第一谐波与第二共振峰的能量差来逆推前面辅音音段是否有送气。

图4是M1和M2发θø⁴⁵²“虎”的元音声带振动后30ms处瞬时频谱图和平滑处理后显示的共振峰LPC曲线图。从图4的瞬时频谱图和LPC图可以明显看到，M1和M2都呈现出第一谐波振幅明显小于第二谐波振幅，也小于第二共振峰。M1的第一谐波（H1）是109.4dB，第二谐波（H2）是111dB，第二共振峰（F2）是113.2dB。M2的第一谐波（H1）是109.3dB，第二谐波（H2）是111.3dB，第二共振峰（F2）是110.3dB。即M1的H1-H2，H1-F2，M2的H1-H2，H1-F2都是负值。

图4 M1：θø⁴⁵²“虎”的瞬时频谱图和LPC图（左），M2:θø⁴⁵²“虎”的瞬时频谱图和LPC图（右）

图5是M1和M2发θhø⁴⁵²“暖”的元音声带振动后30ms处瞬时频谱图和平滑处理后显示的共振峰LPC曲线图。从图5瞬时频谱图和LPC图可以明显看到，M1和M2都呈现出第一谐波振幅大于第二谐波振幅，也大于第二共振峰。M1的第一谐波是115.3dB，第二谐波是113.3dB，第二共振峰是114.3dB。M2的第一谐波是120dB，第二谐波是107.5dB，第二共振峰是113.8dB。即M1的H1-H2，H1-F2，M2的H1-H2，H1-F2都是正值。

图5 M1:θhø⁴⁵²“暖”的瞬时频谱图和LPC图（左），M2:θhø⁴⁵²“暖”的瞬时频谱图和LPC图（右）

图6是W发θhu³²⁴“馊”的元音声带振动后30ms处瞬时频谱图和平滑处理后显示的共振峰LPC曲线图。从图6的瞬时频谱图和LPC图也可以明显看到，第一谐波振幅大于第二谐波振幅，也大于第二共振峰，第一谐波是104.7dB，第二谐波是102.1dB，第二共振峰是93.1dB，即H1-H2，H1-F2都是正值。

图6 θhu³²⁴“馊”的瞬时频谱图和LPC图

根据气声发声的判断标准，图5和图6的瞬时频谱图和LPC图所呈现的声学特征是典型气声发声，由此可以根据元音振动前部有气声发声来判断前面音段是送气的音段。具体情况如表5例词“虎”“暖”“馊”的元音声带振动后30ms时的H1-H2、H1-F2的总结。

表5 H1-H2与H1-F2差值表

四、余 论

布努语等语言存在清擦音送气与不送气的对立，有人认为与擦音有别的送气清擦音只是存在其他方面，而不是送气特征。文章主要采用实验语音学方法，运用Praat语音分析软件提取音节时长，辅音时长，送气段时长以及第一谐波（H1）能量、第二谐波（H2）能量和第二共振峰（F2）能量等几项声学参数，通过H1-H2和H1-F2都为正值来确定元音振动30ms处具有气声发声特征。从气声发声特征逆推前面音段具有送气特征。实验分析结果表明，巴马布努语有一套对立的齿间送气清擦音θh与齿间不送气清擦音θ。在送气清擦音θh的声学特征上表现出两段声源，第一段声源为齿间不送气清擦θ的声源，宽带图上表现为高频区出现55ms左右的暗淡噪音乱纹要素，能量集中在1458Hz～8000Hz期间。由此可以说明，发齿间清擦音时，由于舌尖与齿间或者齿背接触面比较小，气流通过阻塞处摩擦的能量较弱，所以在语图的高频区表现出比较暗淡的噪音乱纹。第二段声源是送气段的声源，从宽带图上来观察，送气段和前面辅音具有明显的断层式过渡段，并且从元音声带振动后30ms处的瞬时频谱图和平滑处理后显示的共振峰LPC曲线上也能看到H1＞H2，H1＞F2，这是典型的气声发声态，从这些声学特征可以确定巴马布努语有送气清擦音θh。