3; Частина I - Глава 2
Частина 3 - Глава 2: Від артикуляції до звуку
У цій главі описується, як рух артикуляторів та гра голосових зв’язок дає можливість виробляти різні звуки мови. Спочатку ми визначимо фізичні поняття, що дають змогу пояснити процеси, що їх пов’язали. Потім нас зацікавить як ми можемо змоделювати голосовий тракт, тобто змоделювати його роботу із спрощеного опису.
Приклади резонаторів
Приклад флейти
Візьмемо приклад флейти, представленої в попередньому розділі. Ми бачили, що звук видається на рівні фаски, коли музикант дме у мундштук інструменту. Гучність відтвореної ноти пов’язана із силою, з якою дме музикант. З іншого боку, висота ноти (якщо це C, D тощо) не змінюється, коли ви дмухаєте більш-менш голосно. Ця нота залежить лише від прийнятої аплікатури, тобто кількості дірок, які музикант залишив вільними, та їхніх позицій.
Приклад пляшки
Кожен у той чи інший час створював музику, видуваючи пляшку. Це ще один приклад резонансу, який називається резонансом порожнини. Повітря вібрує на шиї згідно з такою діаграмою:
Піддуте повітря потрапляє в пляшку, що спричинює збільшення тиску відносно зовнішнього тиску; Ця різниця тисків призводить до утворення повітряного потоку до зовнішньої сторони пляшки, який раптово створює вакуум у пляшці, знову всмоктуючи продуте повітря. Цей цикл бере початок від акустичної хвилі, яка буде резонувати в пляшці.
Резонанс
попередні приклади дозволили ввести поняття резонансу. Резонанс - це явище, що виникає, коли резонатор збуджується вібрацією з заданою частотою, що логічно називається резонансна частота. Це пов’язано з фізичними характеристиками резонатора (об’єм, форма, матеріал), і тепер ми вивчимо механізми, що пояснюють існування цього явища.
Природна частота вібрації
Всі бачені нами резонатори мають резонансну частоту, яка залежить від їх фізичних характеристик (об’єму, форми тощо). Ця частота відповідає природній частоті вібрації об'єкта. Для отримання звуку не потрібно багато енергії. Якщо, навпаки, ви спробуєте змусити резонатор вібрувати з іншою частотою, для його досягнення знадобиться значно більше енергії. Щоб зрозуміти, ми можемо зробити аналогію з іншим типом фізичного резонатора, маятником (або гойдалкою).
| Якщо ви сидите на гойдалці, коливатися на резонансній частоті системи легко. З іншого боку, якщо ви намагаєтеся зірвати цей рух і розмахувати з різною швидкістю, періодичний рух стає вкрай нестійким, і, не тільки вам доводиться витрачати набагато більше енергії, але ви ризикуєте опинитися на землі . |
Приклад гойдалки вказує на те, що існування природної частоти вібрації, характерної для кожної резонансної системи, пов'язане з поняттям енергії.
Кожен з нас чув про сцену, коли співак розбиває келих, співаючи конкретну ноту. Ця ситуація, яка не є науковою фантастикою, є резонансним явищем: якщо співак виробляє резонансну частоту скла, скло починає вібрувати, а рух посилюється піснею співака, що призводить до більшої амплітуди деформації скла поки не лопне.
| Фільм | Коли скло резонує, відносно низька енергія звукових коливань посилюється до тих пір, поки скло не роздробиться. |
Два наведені вище приклади вказують на те, що резонансна частота системи є природною частотою вібрації, при якій посилюється енергія, що віддається системі (тяга у випадку коливання, звукова хвиля у випадку зі склом). Залишається зрозуміти, як відбувається це посилення.
Як пояснити явище резонансу ?
| Діаграма | Зв'язок між довжиною хвилі і довжина сопілки | Інші формулювання |
| Лямбда = 2 х л | Лямбда = (2 x L)/1 | |
| Лямбда = L | Лямбда = (2 x L)/2 | |
| 3 х лямбда = 2 х л | Лямбда = (2 x L)/3 | |
| 2 x лямбда = L | Лямбда = (2 x L)/4 | |
| Встановлення режиму стоячої хвилі з довжиною хвилі як: Лямбда = 2L/n з n = 1, 2, . | ||
Деякі конкретні циліндри
|
| Приклад можливості, коли тиск дорівнює атмосферному тиску на коні і максимум на заглушеному кінці трубки. |
Резонатори голосового тракту та артикуляція звуків мови
У цьому абзаці ми побачимо, що наш голосовий тракт, наскільки він складний, можливо, схематизований низкою трубок, резонансні частоти яких багато вчать нас про звуки, що видаються.
Моделювання голосового тракту
Артикуляція голосних
Голосні - це звуки, що утворюються, дозволяючи повітрю вільно текти з голосових шляхів. Різні тембри голосних звуків залежать від кількох параметрів, двома основними з яких є:
Режими артикуляції приголосних
Місця артикуляції приголосних
Теорія джерела-фільтра
Поняття про фільтрацію
| Ви дмухаєте: усі частоти присутні. Після посилення: одна частота. Резонатор підсилює звуки поблизу своєї резонансної частоти (частот) і послаблює інші частоти. Він діє як фільтр (зображення сита) Селективні (тілесні)/неселективні (табличні) резонатори Резонансна частота труби пов’язана з її довжиною (приклад пляшки). Слайд-тромбон працює за цим принципом. |
Фільтрація гортанного сигналу голосовим трактом
Голосовий тракт змодельований низкою труб. Кілька етапів: 1. Випрямити. 2. відрізок за діаметром. 3. Переключіться на 2D.
Відмінок голосних: резонанси та форманти
Виробництво мови включає резонанс голосових шляхів.
Резонансні частоти резонатора пов’язані з його формою та матеріалом, що його становить.
Трубка резонує, коли вона є місцем стоячих хвиль.
Ротову протоку можна розглядати як сукупність резонаторів, розміщених впритул.
Носова протока є резонатором «паралельно» з ротовою протокою
Форма цих резонаторів залежить від положення артикуляторів
Голосовий тракт (оральний + носовий) фільтрує звук, що генерується джерелом гортані.
Форма голосового тракту визначатиме, які частоти посилюються або послаблюються серед частот, що складають звук гортані.