Форманта — formant

Формантные графики

Первые две форманты важны для определения качества гласных, и часто говорят, что они соответствуют размерам открытого / закрытого и переднего / заднего (которые традиционно, хотя и не совсем точно, были связаны с формой и положением язык ). Таким образом, первый формант F₁ имеет более высокую частоту для открытой гласной (например, ) и более низкая частота для близкого гласного (например, или же ); и второй формант F₂ имеет более высокую частоту для гласного переднего ряда (например, ) и более низкую частоту для гласного заднего ряда (например, ). как видно на рис.1.

Рис.1 Принципиальная схема формантного участка

Гласные почти всегда имеют четыре или более различимых формант; иногда их больше шести. Однако первые две форманты наиболее важны для определения качества гласных, и это часто отображается в виде графика зависимости первой форманты от второй, хотя этого недостаточно, чтобы уловить некоторые аспекты качества гласных, например округление. Пример того, как гласные языка или диалекта могут быть нанесены на традиционную диаграмму слуховых гласных, а также на формантную диаграмму, можно увидеть в случае .

Пока Дэниела Джонса попытки зафиксировать артикуляцию гласных привели к тому, что Международная фонетическая ассоциация нанесла гласные на трапецию, фактическое формантное пространство может быть более треугольным. Показан идеализированный сюжет формант Джонса и Джон Уэллс произнесение основных гласных МПА.

Многие авторы обращались к проблеме поиска оптимального совмещения позиций гласных на формантных графиках с позициями в четырехугольнике обычных гласных. Новаторская работа Ладефогеда использовал Шкала Мел потому что эта шкала, как утверждалось, более соответствует слуховой шкале подача чем акустическая мера основная частота выражены в герцах, как на рис. 1. Две альтернативы шкале Mel — это Шкала коры и Шкала ставок ЕРБ. Сравнение этих трех шкал показано Hayward, p. 141, а формантные графики по шкале Герца и Барка сравниваются на стр. 153. Другая стратегия улучшения формантных графиков, которая получила широкое распространение, заключается в нанесении на горизонтальную ось не значения F2, а разницы между F1 и F2 для данной гласной.

История

С акустической точки зрения у фонетики была серьезная проблема с идеей, что эффективная длина речевого тракта изменяет гласные. Непонятно, как они могут зависеть от частот, когда все бас к сопрано могут образовывать такие же гласные. Должен был быть способ нормализовать частоты. Германн предложил решение этой проблемы в 1894 году, придумав термин «форманта». Гласный, по его словам, представляет собой особое акустическое явление, зависящее от прерывистого образования особого частичного, или «форманта», или «характеристики». Частота «форманты» может немного варьироваться без изменения характера гласного. За анапример, «форманта» может варьироваться от 350 до 440 Гц даже у одного и того же человека.

Значение слова «форманта» в словарях русского языка

Форманта

форма́нта — термин фонетики, обозначающий акустическую характеристику звуков речи (прежде всего гласных), связанную с уровнем частоты голосового тона и образующую тембр звука.

Введён в практику научных исследований немецким физиологом Лудимаром Германом в 1894 году.

Википедия

форманта ж. 1) Область резонирования при произношении звуков речи, определяющая его характерный тон и тембр. 2) Характерный тон гласных звуков, определяющий их тембр, возникающий в резонаторе и изменяющийся благодаря изменению формы, объема и состояния стенок резонатора.

Толковый словарь Ефремовой

форманты, ж. (физиол., лингв.).

1. Область резонирования при произношении звуков речи, по преимущ. гласных, определяющая Характерный тон и тембр звука.

2. Характерный тон гласных звуков, определяющий их тембр, возникающий в резонаторе и изменяющийся благодаря изменению формы, объема и состояния стенок резонатора.

Толковый словарь русского языка Ушакова

ж.

1.Область резонирования при произношении звуков речи, определяющая его характерный тон и тембр.

2.Характерный тон гласных звуков, определяющий их тембр, возникающий в резонаторе и изменяющийся благодаря изменению формы, объема и состояния стенок резонатора.

Большой современный толковый словарь русского языка

ж. 1) Область резонирования при произношении звуков речи, определяющая его характерный тон и тембр. 2) Характерный тон гласных звуков, определяющий их тембр, возникающий в резонаторе и изменяющийся благодаря изменению формы, объема и состояния стенок резонатора.

Новый толково-словообразовательный словарь русского языка Ефремовой

в фонетике , акустическая характеристика звука речи (главным образом гласного), связанная с уровнем частоты голосового тона и образующая тембр звука.

Современный толковый словарь, БСЭ

термин фонетики , обозначающий акустическую характеристику звуков речи (прежде всего гласных), связанную с уровнем частоты голосового тона и образующую тембр звука. Ф. v часть тонового спектра звука (получаемого в лабораторных условиях с помощью спектрографа ) , область частот, определяемая по усреднённой частотной величине и обозначаемая посоедством F. В спектре звука выделяются неск. Ф. (F1 v 500 гц, F2 v 1500 гц и т.д.), среднее расстояние между Ф. составляет для мужских голосов 1000 гц, для женских и детских v несколько больше. Однако в большинстве случаев для различения гласных звуков достаточно двух первых Ф., при этом F1 (диапазон 150v850 гц ) соотносится с артикуляционным признаком подъёма (раствора), т. е. с различением гласных верхнего и нижнего подъёма (узких v широких, закрытых v открытых); для узких гласных значение F1 ниже; F2 (диапазон 500v2500) соотносится с признаком ряда (для передних гласных значение F2 выше, для задних v ниже); суммарное значение частот F1 + F2 соотносится с признаком огублённости v неогублённости (лабиализация звука вызывает понижение частот, соответствующих F1 и F2).Лит.: Зиндер Л. Р., Общая фонетика, Л., 1960; Фант Г., Акустическая теория речеобразования, пер. с англ., М.,

1964. В. А. Виноградов.

Большая советская энциклопедия, БСЭ

Форманта

Центры формант гласных
Гласная	Звучание	$ f_1 $	$ f_2 $
у	u	320 Гц	800 Гц
o	o	500 Гц	1000 Гц
$ a $	$ a $	700 Гц	1150 Гц
а	a	1000 Гц	1400 Гц
э	$ \varepsilon $	700 Гц	1800 Гц
е	е	500 Гц	2300 Гц
и	i	320 Гц	2500 Гц

Форманты гласных
Гласная	Интервал для
	главной форманты (Гц)
у	200-400
o	400-600
a	800-1200
e	400-600 и 2200-2600
и	200-400 и 3000-3500

Изучение частотного спектра профессиональных певцов, особенно мужчин, позволили установить явную форманту в окрестности 3000 Гц (между 2800 и 3400 Гц), отсутствующую в обычной речи и в спектре непрофессиональных певцов. Именно это увеличение энергии позволяет услышать певца, поющего с оркестром (максимум которого достигается на частотах в окрестности 500 Гц). Эта форманта активно развивается вокальными упражнениями и имеет источником речевой тракт, действующий как резонатор.

Обертона, гармоники, певческие форманты

Чтобы вспомнить, что такое обертона, посмотрим на рисунок ниже. На нем изображены обертона ноты до.

У ушного канала также есть резонансная частота. Высокие обертона легче услышать, поскольку резонансная частота ушного канала находится между 2,500 — 4,000 Hz. Это – те гармоники, которые используются в тванге. Такое явление резонанса может увеличить звук на 20 децибел.

Это полосу частот называют певческой формантой или высокой певческой формантой. В обычной жизни мы можем услышать эту форманту в детском плаче.

В образовании тванга участвует надгортанник (epiglottis) и мышцы вокруг него. Надгортанник — это гибкий хрящ. Он имеет форму изогнутого листа. Он нужен для предотвращения попадания пищи в дыхательные пути. Эту область голосового тракта иногда называют «laryngeal tube» — выходом из гортани, крышкой гортани, воротником. Когда мышцы вокруг надгортанника сокращаются, выход сужается. При этом фарингальная область широкая. И в ней создается сильный резонанс. Опускание надгортанника часто происходит при взаимдействии с черпаловидными мышцами. Поскольку мышцами, расположенными рядом, сложно манипулировать отдельно, закрытие надгортанника часто сопровождается сужением гортани (что дает лишнее напряжение «на связки», уменьшает «объем» звука etc)

Поэтому к освоению тванга важно приступать, правильно подготовив вокальный аппарат

Тванг и назальность

Тванг и назальность часто путают, поскольку они добавляют в вокал высокую певческую форманту.  Посмотрим на анатомию строения неба. 

Основные части нёба — твердое небо, мягкое небо и мышцы мягкого нёба.

Твердое нёбо (костное образование) разделяет носовую и ротовую полости. Нёбные отростки верхних челюстей — его передняя часть, расположенные горизонтально пластинки нёбных костей –- задний отдел. 

Мягкое нёбо отделяет глотку от ротовой полости. В состоянии покоя свисает вниз почти вертикально, в процессе еды регулярно поднимается в соответствие глотательным усилиям и перекрывает верхнюю часть глотки. Состоит из связок сухожилий и мышц. Фиброзная пластина спереди крепится к твердому нёбу, она покрыта слизистой оболочкой с двух сторон.

Маленький язычок мягкого нёба не позволяет еде или жидкости попасть в нос и участвует в формировании звуков (например, звука р). Он имеет свои мышечные волокна.

Мышцы мягкого нёба

• мышца язычка, она поднимает и укорачивает язычок;
• нёбно-язычная мышца, опускает нёбо и суживает зев;
• нёбно-глоточная мышца поднимает гортань, глотку и язык, суживает пространство глотания, притягивает мягкое небо к задней стенке глотки;
• поднимающая мышца участвует в подъеме нёбной занавески и разделении ротовой части и носовой полости;
• натягивающая мышца растягивает нёбный апоневроз и мягкое нёбо.

Благодаря действию мышц, при глотании нижнее небо загораживает задние отверстия носа и весь верхний участок от остальной глотки.

Функции мягкого нёба

Основная задача нёба – распределение потоков воздуха в ротовой полости и носоглотке в процессе разговора и вокала. Нёбо препятствует попаданию пищи в полость носа во время еды. Расположенные в нем рецепторы функционально связаны с гортанью. Эта связь определяет высоту звуков и тембр голоса человека. Кроме того, от состояния нёба зависит вентиляция среднего уха и нормальное дыхание.

Назальный звук

Назальный звук образуется когда мягкое небо перекрывает доступ воздуха в рот. Поскольку носовая полость намного меньше по объему чем ротовая, звук получается “узким”, но с преобладанием высокой певческой форманты. 

Когда активизируются группы мышц, отвечающие за это движение, они затрагивают и соседние мышцы. Например, мышцы, закрывающие надгортанник. Этот эффект используется в обучении вокалу для работы с надгортанником. Упражнение на назальный звук содержит высокую певческую форманту (упражнения на звук “ng”).

Назальный тванг обычно ищется через пение сочетания звука “ng” и гласных. Это — тванг при котором носоглотка открыта, а ротовая полость закрыта.

При произнесении гласных звуков мягкое небо поднимается и перекрывает носоглотку, но при этом воздушное давление (та его часть, которая создавалась сужением выхода воздушного потока при помощи направления в более узкую носовую полость) падает. Тванг с высоким положением мягкого неба называют оральным. 

Форманта оценка

Форманты, независимо от того, рассматриваются ли они как акустические резонансы речевого тракта или как локальные максимумы в речевом спектре, например полосовые фильтры, определяются своей частотой и спектральной шириной.

Существуют разные методы получения этой информации. Формантные частоты в их акустическом определении могут быть оценены из частотный спектр звука, используя спектрограмму (на рисунке) или анализатор спектра. Однако для оценки акустических резонансов речевого тракта (т. Е. Определения речевых формант) по записи речи можно использовать кодирование с линейным прогнозированием. Промежуточный подход состоит в извлечении спектральной огибающей путем нейтрализации основной частоты, и только потом ищем локальные максимумы в спектральной огибающей.

Рекомендации

1. Титце, И. (1994). Принципы создания голоса, Прентис Холл, ISBN  978-0-13-717893-3.
2. Титце, И.Р., Бакен, Р.Дж. Бозман, К.В., Гранквист, С. Генрих, Н., Хербст, Коннектикут, Ховард, Д.М., Хантер, Э.Дж., Келин, Д., Кент, Р.Д., Лёфквист, А., Маккой, С., Миллер, Д.Г., Ноэ, Х., Шерер, Р. К., Смит, Дж. Р., Стори, Б. Х., Швец, Дж. Г., Тернстрём, С. и Вулф, Дж. (2015) «К консенсусу относительно символической записи гармоник, резонансов и формант в вокализации». J. Acoust. Soc. Америка. 137, 3005–3007.
3. Джинсы, J.H. (1938) Наука и музыка, перепечатано Дувром, 1968.
4. Секретариат стандартов, Акустическое общество Америки, (1994). ANSI S1.1-1994 (R2004) Американская национальная стандартная акустическая терминология, (12.41) Акустическое общество Америки, Мелвилл, штат Нью-Йорк.
5. Маккендрик, Дж. Г. (1903). Экспериментальная фонетика. В годовом отчете попечительского совета Смитсоновского института за год, закончившийся 30 июня 1902 г. (стр. 241–259). Смитсоновский институт.
6. Кэтфорд, Дж. К. (1988) Практическое введение в фонетику, Oxford University Press, стр. 161. ISBN  978-0198242178
7. Ladefoged, Питер (2006) Курс фонетики (пятое издание), Бостон, Массачусетс: Томсон Уодсворт, стр. 188. ISBN  1-4130-2079-8
8. Ladefoged, Питер (2001) Гласные и согласные: введение в звуки языка, Малдерн, Массачусетс: Блэквелл, стр. 40. ISBN  0-631-21412-7
9. Детердинг, Дэвид (1997) «Форманты монофтонговых гласных в стандартном южно-британском английском произношении», Журнал Международной фонетической ассоциации27. С. 47–55.
10. Хейворд, Катрина (2000) Экспериментальная фонетика, Харлоу, Великобритания: Пирсон, стр. 149. ISBN  0-582-29137-2
11. Ладефогед П. (1967). Три области экспериментальной фонетики. Оксфорд. п. 87.
12. Хейворд, К. (2000). Экспериментальная фонетика. Лонгман. ISBN  0-582-29137-2.
13. Сундберг, Дж. (1974). «Артикуляционная интерпретация« певческой форманты »», Журнал Акустического общества Америки, 55, 838–844.
14. Фризелл, Энтони (2007). Баритон Голос. Бостон: Книги Брандена. п. 84. ISBN  978-0-8283-2181-5.
15. Сундберг, Йохан (1987). Наука певческого голоса. ДеКалб, штат Иллинойс: Издательство Университета Северного Иллинойса. ISBN  0-87580-542-6.

Фонетика

Средние форманты гласных для мужского голоса

Гласный(IPA )	Первый Формант частота (ж1(Гц ))	Частота второго форманта (ж2(Гц))	Разность частотF1 – F2(Гц)
я	240	2400	2160
у	235	2100	1865
е	390	2300	1910
ø	370	1900	1530
ɛ	610	1900	1290
œ	585	1710	1125
а	850	1610	760
ɶ	820	1530	710
ɑ	750	940	190
ɒ	700	760	60
ʌ	600	1170	570
ɔ	500	700	200
ɤ	460	1310	850
о	360	640	280
ɯ	300	1390	1090
ты	250	595	345

Средние форманты гласных на диаграмме

Форманты — это отличительные частотные компоненты акустического сигнала, производимого речью или пение. Информация, необходимая людям для различения звуков речи, может быть представлена ​​чисто количественно путем определения пиков в амплитудном или частотном спектре. Большинство этих формант производятся трубкой и камерой. резонанс, но некоторые свистки возникают из-за периодического схлопывания Эффект Вентури зоны низкого давления[нужна цитата ]. Форманта с самой низкой частотой называется F₁, второй F₂, а третий F₃. Чаще всего две первые форманты, F₁ и F₂, достаточны для определения гласного. Связь между воспринимаемым качеством гласных и первыми двумя частотами формант можно оценить, послушав «искусственные гласные», которые генерируются путем прохождения последовательности щелчков (для имитации последовательности голосовых импульсов) через пару полосовых фильтров (для имитации голосового тракта). резонансы).

Носовые согласные обычно имеют дополнительную форманту около 2500 Гц. Жидкость обычно имеет дополнительный формант на частоте 1500 Гц, тогда как английский звук «р» () отличается очень низкой третьей формантой (значительно ниже 2000 Гц).

Взрывчатые вещества (и, в некоторой степени, фрикативы ) изменить размещение формант в окружающих гласных. Билабиальный звуки (например, / b / и /п/ в «мячике» или «соке») вызывают понижение формант; веляр звуки (/ k / и / ɡ / на английском) почти всегда показывают F₂ и F₃ собираясь вместе в «велярном ущелье» перед веляр и отделяется от той же «щепотки», что и веляр; альвеолярный звуки (английский / т / и / d /) вызывают меньшее количество систематических изменений в формантах соседних гласных, частично в зависимости от того, какая именно гласная присутствует. Динамика этих изменений частот формант гласных называется «переходами формант».

Если основная частота лежащей в основе вибрации выше, чем резонансная частота системы, то форманта, обычно передаваемая этим резонансом, будет в основном потеряна. Это наиболее очевидно на примере сопрано опера певцы, которые поют настолько высоко, что их гласные становится очень трудно различить.

Контроль резонансов — важный компонент вокальной техники, известной как обертонное пение, в котором исполнитель поет низкий основной тон и создает резкие резонансы для выбора верхнего гармоники, создавая впечатление одновременного исполнения нескольких тонов.

Спектрограммы может использоваться для визуализации формант. В спектрограммах бывает трудно отличить форманты от естественных гармоник, когда кто-то поет. Тем не менее, можно услышать естественные форманты в форме гласных с помощью атональных методов, таких как вокал.