Лекция 7. Акустическая классификация звуков.
Звук речи, как и всякий другой является результатом воздействия на слуховой аппарат человека колебательных движений частиц воздуха, выдыхаемой человеком воздушной струи. При описании звуков речи их рассматривают как бы с двух сторон: изучают объективные свойства колебательных движении – их частоту, силу, спектральный состав. А во-вторых, те звуковые ощущения, которые так или иначе соответствуют этим свойствам, - высоту, громкость, тембр. Наука, которая занимается физическими свойствами звуков (в том числе человеческой речи) называется акустикой.
Звуки человеческого голоса различаются высотой, силой, длительностью и тембром. Частицы воздуха, выдыхаемого человеком при звукопроизводстве, колеблются с различной частотой: чем больше колебаний, тем больше и частота звука, тем выше звук. Единицей измерения частоты является Герц. Диапазон частот человеческой речи – от 50 до 10 000 Гц – это только часть диапазона звуков, слышимых человеческим ухом. Воспринимать человек способен звуки в диапазоне от 16 до 20 000 Гц. Другие обитатели Земли (собаки, лисы, летучие мыши, дельфины и др.) слышат звуки ниже 16 Гц – это инфразвуки и/или выше 20 000 Гц – это ультразвуки. Середина речевого спектра – 1000 Гц., однако у каждого человека своя средняя высота звуков речи. В певческой речи в зависимости от высоты голоса определяется голос солиста: тенор, баритон, бас у мужчин и сопрано, альт, контральто у женщин, в хоре – первый голос, второй голос, третий голос.
«Целый ряд экспериментов показал, что в тех случаях, когда возможность артикуляторной интерпретации слышимого звука затруднена, его восприятие резко ухудшается. Наоборот, даже при восприятии неречевых звуковых сигналов, если появляется возможность соотнести их с какими-то артикуляционными движениями, возможности слуховой оценки значительно улучшаются» (Бондарко, 10)1. Не является ли результат данного наблюдения лишней иллюстрацией к выводу о том, что мы слышим, что хотим слышать, видим, что хотим видеть?
Частота колебаний и высота звука. Если попытаться представить себе физическое действие, которое порождает звук, то мы увидим, что в струе воздуха, выдыхаемой нами, несколько небольших потоков, внутри которых с разной частотой и скоростью колеблются частицы воздуха. В зависимости от скорости колебания этих частиц возникают звуки с разной частотой: медленные колебания производят звуки с низкой частотой, быстрые – звуки с высокой частотой. Чтобы измерить частоту звука, обычно определяют, сколько колебательных движений производит источник звука в одну секунду. Единица, служащая для измерения частоты, называется Герц.
Сила и громкость звука. Сила звука определяется амплитудой колебательных движений, которые вызывают последовательные сгущения и разрежение воздуха, т.е. изменение воздушного давления по сравнению с атмосферным – увеличение или уменьшение его. Звуковое давление, как и всякое другое давление, измеряется силой, действующей на единицу площади. Сила звука оценивается слухом как громкость: увеличение звукового давления приводит к увеличению громкости, уменьшение – к ослаблению ее. Как правило, преподаватели по технике речи никогда не говорят: «Говорите громче», но говорят: «Добавьте голос». И действительно, когда человек старается говорить громче, голос становится выше, артикулирующие органы излишне напрягаются, голос становится неприятным на слух. Добавив же силу или интенсивность, человек добивается нужного эффекта с меньшими потерями. Значит, громкость – термин, годный для механического воспроизведения звучания, для человеческого голоса следует иметь другое слово, может быть, интенсивность. При средней громкости разговора звуковое давление равно примерно 1 дин на 1 см2). Единицей измерения интенсивности является децибел (в память о А.Г.Белле, изобретшем телефон). Эта единица обозначает уровень силы звука по отношению к некоторым условным значениям, стандартным нулевым уровням. Для тона в 1 000Гц уровень силы звука, соответвствующего порогу слышимости, равен 0 дБ, а уровень болевого порога измеряется в 130 дБ.
Время звучания и длительность звука. Звуки речи, как и другие звуки, различаются и по времени звучания: одни из них могут продолжаться больше времени, другие меньше. Длительность звуков речи измеряют в тысячных долях секунды – миллисекундах (мс). Опытным путем установлена так называемая постоянная времени человеческого слуха, т.е. такая минимальная длительность звука, при которой ухо может успеть проанализировать, «узнать» этот звук. Она равна приблизительно 30-50 мс.
Спектр звука и тембр. Звуки возникают в результате простых или сложных колебательных движений. Одна из причин возникновения сложных звуков – наличие сложных колебательных движений, образующих как основной тон, так и обертоны.
Для того чтобы иметь возможность классифицировать акустические свойства звуков, рассмотрим некоторые их параметры. Итак, с точки зрения физики, звуки человеческого голоса бывают: