普通話聲調(diào)在耳語和正常發(fā)音時的語音對比分析

李彬，張翠玲

運(yùn)用耳語進(jìn)行聽力檢查是一種在國外普遍采用的聽力檢查方法[1]。耳語時聲帶基本閉合不振動或者偶爾不規(guī)則振動，氣流從氣聲門擦出，形成“咝咝”類噪音。由于發(fā)音機(jī)理的差別，耳語在聲學(xué)上的表現(xiàn)與正常發(fā)音明顯不同[2-3]。耳語的聲學(xué)能量很低，但共振峰頻率、摩擦能量分布等區(qū)分元音輔音的重要語音信息特征仍清晰可辨。聽話人亦可以借助這些信息聽辨輔音[4-5]。音調(diào)音高的聲學(xué)表現(xiàn)如時長音強(qiáng)等在耳語中也有存留[6]，但聲調(diào)發(fā)音和聽辨都較難區(qū)分[7-10]，因此也有研究提出假設(shè)，漢語聲調(diào)的次要語音特征在耳語中保留并加強(qiáng)[9-11]，以助聲調(diào)區(qū)分。

縱觀我國相關(guān)理論和臨床研究，我們發(fā)現(xiàn)耳語測聽法不普及[12]，進(jìn)展比較緩慢[13]，只是近年來針對普通話人群的研究才逐漸開始增多[14]。由于聲調(diào)在普通話中區(qū)別語義，而耳語又恰恰缺失這一重要語音特征，那么要有效利用耳語測聽法則必須首先對聲調(diào)在耳語中的表現(xiàn)有清晰了解。因此，本文提出分析對比普通話聲調(diào)在耳語和正常發(fā)音下的聲學(xué)特征，冀以找出缺失區(qū)分音高的主要特征時，聲調(diào)語言的其它哪些特征會發(fā)揮補(bǔ)償作用。具體研究問題為：耳語時聲調(diào)能否保持對立區(qū)分？具體表現(xiàn)在哪些聲學(xué)特征上？相比正常發(fā)音有哪些異同點(diǎn)？耳語聲調(diào)聽辨是否困難？

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集發(fā)音人2名，一男(26歲)及一女(30歲)，均為普通話二級水平。參加聽寫的聽音人有10位，均講普通話，為在讀研究生，平均年齡(28.0±1.5)歲，女6位，男4位，報聽力正常。

bīnbīwbínbíwbǐnbǐwbìnbìw

圖1“bi”的語譜圖(上)，音強(qiáng)曲線(下)

下標(biāo)n代表正常語音，下標(biāo)w代表耳語

1.2 方法 本研究設(shè)計分為兩個部分：聲學(xué)參量分析和耳語聽辨。第一步聲學(xué)分析測量耳語并與正常發(fā)音對比，以確定耳語聲調(diào)的區(qū)別性特征。第二步聽寫測試耳語聲調(diào)的正確辨識度。①錄音材料：普通話單音節(jié)字，起始音為不送氣雙唇爆破音/p/，后接元音為/i/或/a/，此開音節(jié)組合在普通話中四個聲調(diào)均可配合且有意義。由此得到八個字：逼bī、八bā，鼻bí、拔bá，比bǐ、把bǎ，畢bì、爸bà。另有兩個干擾項，即以塞音/f/或/s/為起始音的單音節(jié)字。將所有字分別組雙音節(jié)詞，如老爸, 老八等，并放入承載句“我不會寫___這個字”。聽寫測試使用的漢字列表與聲學(xué)分析中的材料相同，由單字和詞組組成，例如逼、鼻、筆、畢，老爸、老八等，成對出現(xiàn)。②錄音采樣：錄音在隔音棚完成，發(fā)音人分別采用正常發(fā)音和耳語發(fā)音將全部字、詞、句用普通話各讀3遍。錄音時，麥克風(fēng)距離發(fā)音人唇邊約15cm。采用記憶卡式數(shù)字錄音機(jī)(Sony)記錄，采樣率為44.1 kHz，精度為16bit。③聽寫材料：使用女發(fā)音人的錄音，包括其耳語和正常發(fā)音。首先讓聽音人瀏覽列表并確認(rèn)無生字，然后讓其戴耳機(jī)聽寫目標(biāo)字或詞。所有10位聽音人均聽寫共兩組測試材料(均來自數(shù)字化的錄音材料)：第1組為單字聽辨，要求寫出漢字或至少寫出聲調(diào)；第2組為聽辨詞組，如鼻尖、筆尖等。④聲學(xué)分析測定指標(biāo)：利用Praat 5.1.43進(jìn)行聲學(xué)分析[15]。測量的聲調(diào)聲學(xué)參數(shù)為：a.聲調(diào)時長；b.音強(qiáng)；c.元音第一至第四共振峰的頻率。聲調(diào)時長為元音穩(wěn)定段，即從輔音到元音過渡結(jié)束處開始到圖譜上可視共振峰基本消失。音強(qiáng)和共振峰頻率均取自元音穩(wěn)定段內(nèi)10個平均分布的點(diǎn)(包括起始和結(jié)束兩點(diǎn)在內(nèi))，以其為中心，節(jié)選20ms時段自動提取參數(shù)值(高斯窗口，窗長5ms)。

2 結(jié)果

對耳語和正常語音的聲學(xué)譜圖比較觀察，耳語音強(qiáng)相對正常語音明顯減弱，而其元音的聲學(xué)特征(如共振峰形態(tài))與正常語音相似。其次，正常聲調(diào)間時長上的差異在耳語中也有類似表現(xiàn)，單字中更為明顯。第三，正常發(fā)音的聲調(diào)軌跡和音強(qiáng)曲線在耳語中仍有保留。見圖1。

2.1 時長 聲調(diào)原始時長個體差異較大，為系統(tǒng)比較，我們計算分析了歸一化時長，即聲調(diào)原始時長與所在字時長的比值，并對結(jié)果分聲調(diào)、語境進(jìn)行單因素方差分析(組間因素為發(fā)音方式)。耳語單字的聲調(diào)歸一時長均較正常發(fā)音長，但差別不明顯。耳語詞組中第二、三聲較正常發(fā)音顯著變長(P<0.01)。見表1。

聲調(diào)語境正常耳語第一聲單字91.50±1.6992.00±2.69詞組94.07±1.5895.56±1.34第二聲單字89.83±1.4591.60±2.94詞組85.12±2.6694.14±0.94a第三聲單字95.00±0.7095.00±0.87詞組82.25±1.1594.25±0.94a第四聲單字91.25±0.9492.67±0.58詞組89.75±1.5892.75±1.03

與正常發(fā)音比較，aP<0.01

2.2 音強(qiáng) 對比耳語與正常語音的音強(qiáng)，耳語的平均音強(qiáng)比正常發(fā)音顯著減弱(F=425.25,P<0.001)。正常聲調(diào)間的音強(qiáng)差異顯著(F=5.079,P<0.01)，而耳語時差異擴(kuò)大(F=72.962,P<0.001)。這些差異來自第三聲和第四聲，其中第三聲平均音強(qiáng)低于其它三個聲調(diào)，而且耳語時的差別更大(正常發(fā)音：P<0.05，耳語：P<0.01)。而第四聲平均音強(qiáng)最高，但與其他聲調(diào)的差異只有在耳語時才顯著(P<0.01)。見表2。

聲調(diào)正常耳語第一聲58.28±1.5637.29±3.20a第二聲57.45±2.3343.02±5.08a第三聲52.22±4.7434.17±5.99a第四聲58.50±3.1146.76±4.60a

與正常發(fā)音比較，aP<0.05

2.3 共振峰值 由于男發(fā)音人的元音共振峰極不明顯，因此未列入此項分析。我們測量了女發(fā)音人元音/i/和/a/的第一至第四共振峰(F1、F2、F3、F4)，提取32個點(diǎn)(4個聲調(diào)×2個元音×2個發(fā)音人×2個發(fā)音方式)的頻率值。對比正常發(fā)音，耳語時元音共振峰低頻值升高而高頻值降低，絕大多數(shù)變化顯著[均P<0.05，不顯著的為元音/i/的第三聲的F3(P=1.00)、元音/a/在第二聲的F3(P=0.585)和第三聲的F4(P=0.724)]。/i/和/a/的變化規(guī)律又有差別：耳語元音/i/的F1提高，F(xiàn)2～F4降低；而耳語元音/a/的F1、F2提高，F(xiàn)3、F4則降低。見圖2，3。

圖2 女發(fā)音人元音i共振峰圖示(Hz)

圖3 女發(fā)音人元音a共振峰圖示(Hz)

2.4 聽寫測試 10位聽音人戴耳機(jī)聽寫目標(biāo)字詞或至少寫出聲調(diào)。所有聽音人都很清楚可能出現(xiàn)的漢字，也明確聽寫的任務(wù)和目的，但是單字聽辨中所有人的正確辨識率都未達(dá)到51.5%。隨后繼續(xù)聽辨正常發(fā)音下的同一批漢字，所有人的正確辨識率均超過97.0%。由此可見，耳語聽寫正確率極低絕非聽寫漢字造成，而是發(fā)音方式影響其聽覺辨識。耳語下聽寫詞組的正確率也均未超過40.5%，但隨后的正常發(fā)音下同一批詞組的聽寫正確率為95.0%。

3 討論

正常發(fā)音時普通話聲調(diào)主要以基頻變化來區(qū)別，但耳語卻缺少這一重要特征，因此本文分析對比了耳語和正常發(fā)音下聲調(diào)的時長、聲強(qiáng)和元音共振峰，冀以找出耳語下發(fā)揮補(bǔ)償作用的特征及其效果。首先，與正常發(fā)音不同，耳語各聲調(diào)在單字和詞組內(nèi)時長近似，表明耳語下協(xié)同發(fā)音減弱，不同語境下聲調(diào)都保持單字狀態(tài)。其次，耳語音強(qiáng)較正常明顯減弱，但變化幅度不同，因此耳語聲調(diào)間的差異反而擴(kuò)大。第三，元音共振峰在耳語時低頻升高而高頻降低，正常發(fā)音下共振峰與聲調(diào)無直接關(guān)聯(lián)，但耳語時聲帶保持閉合，同時其它發(fā)音器官協(xié)同配合，從而改變聲道形狀長度，因此影響了元音?？傊Z下聲調(diào)首要特征缺失會激發(fā)補(bǔ)償機(jī)制而改變其它聲學(xué)特征。但聽寫測試結(jié)果表明耳語下如果沒有豐富的語境提示，僅憑借聲學(xué)特征的補(bǔ)償變化仍無法區(qū)分聲調(diào)。

我們的研究對進(jìn)一步了解言語治療和康復(fù)有一定的臨床啟示。首先，聲調(diào)區(qū)分在耳語時調(diào)動并加強(qiáng)了次要聲學(xué)信息，那么在言語恢復(fù)訓(xùn)練或者聲調(diào)辨別訓(xùn)練時，可以給予時長和音強(qiáng)等其他輔助辨音因素作為患者的訓(xùn)練提示。其次，耳語聽力檢查法作為一種在國外普遍采用的聽力檢查方法，似乎在我國并沒有得到廣泛應(yīng)用。我們的發(fā)現(xiàn)可以為評估耳語檢查法在普通話人群中的可行性提供參考，為我國聽力檢查的發(fā)展提供新的思路。

[1] Pirozzo S, Papinczak T, Glasziou P. Whispered voice test for screening for hearing impairment in adults and children: systematic review[J]. BMJ, 327(7421) ：967-967.

[2] 張翠玲, 張紅兵, 曹巧玲. 耳語偽裝語音的聲學(xué)研究[J]. 中國刑警學(xué)院學(xué)報, 2005, 4: 43-46.

[3] Tartter VC. What's in a whisper[J]? Journal of the Acoustical Society of America, 1989, 46: 468-470.

[4] 張翠玲. 法庭語音技術(shù)研究[M]. 北京: 中國社會出版社, 2009,293-310.

[5] Ito T, Takeda K. Itakura F. Analysis and recognition of whispered speech[J]. Speech Communication, 2005, 45(2): 139-152.

[6] Heeren W, Heuven VJ. Perception and production of boundary tones in whispered Dutch. In ISCA (Ed.), Proceedings of Interspeech[M], Brighton, 2009, 2411-2414.

[7] Abramson A. Tonal experiments with whispered Thai. In A. Valdam (Ed.), Papers on Linguistics and Phonetics in Memory of Pierre Delattre[M]. The Hague: Mouton，1973,31-44.

[8] Miller JD. Word tone recognition in Vietnamese whispered speech[J]. Word, 1961, 17(1):11-15.

[9] Li B, Guo Y. Mandarin Tone Contrast in Whisper. In ISCA (Ed.), Proceedings of the Third International Symposium on Tonal Aspects of Languages[M], Hong Kong, 2012,26-29.

[10] Liu S, Samuel AG. Perception of Mandarin lexical tones when F0 information is neutralized[J]. Language and Speech, 2004, 47(2): 109-138.

[11] Kong YY, Zeng FG. Temporal and spectral cues in Mandarin tone recognition[J]. Journal of the Acoustical Society of America, 2006, 120(5): 2830-2840.

[12] 郗昕. 言語測聽的歷史與現(xiàn)狀[J]. 中國聽力語言康復(fù)科學(xué)雜志, 2005, 2(1): 20-24.

[13] 李劍揮, 郗昕, 冀飛, 等. 一組漢語普通話雙音節(jié)測聽詞表的等價性分析[J]. 中華耳科學(xué)雜志, 2010, 8(1): 75-75.

[14] 張華，王靚，王碩，等. 普通話言語測聽單音節(jié)詞表的編輯與初步等價性評估[J]. 中華耳鼻咽喉頭頸外科雜志, 2006, 41(5): 341-345.

[15] Boersma P, Heuven V. Praat, a system for doing phonetics by computer[J]. Glot International, 2001, 5(9/10): 341-345.