12. Психофизиологический закон Вебера-Фехнера

Вебера ≈ Фехнера закон, основной психофизический закон, определяет связь между интенсивностью ощущения и силой раздражения, действующего на какой-либо орган чувств. Основан на наблюдении немецкого физиолога Э. Вебера, который установил (1830≈34), что воспринимается не абсолютный, а относительный прирост силы раздражителя (света, звука, груза, давящего на кожу, и т.п.): ═ ═ Например, при исходной массе груза, давящего на кожу, 75 г человек ощущает увеличение его на 2,7 г, при исходной массе 150 г ≈ прирост в 5,4 г. Немецкий физик Г. Фехнер (1858) математически обработал результаты исследований и вывел формулу: S = alnI + b (где S ≈ интенсивность ощущения; I ≈ сила раздражителя; а, b ≈постоянные). В. ≈ Ф. з. сохраняется только при средних интенсивностях раздражителя, сильно искажаясь при пороговых или очень больших интенсивностях его.

13. Акустические характеристики гласных звуков

Акустически при произнесении гласных звуков выделяется достаточно много энергии по всему спектру (что хорошо видно на осциллограммах), однако для распознавания гласных обычно достаточно информации, содержащейся в частотах ниже 4-5 кГц.

Для описания акустических характеристик гласных используются спектрограммы. На них хорошо видны периодические колебания, характерные для гласных. Области высокой энергии (на спектрограмме обозначаются более темным цветом) называются формантами: для распознавания обычно достаточно средних значений первых двух формант.

В нижней части спектра обычно также наблюдается скопление энергии — это частота колебания голосовых связок (частота основного тона), которая индивидуальна для каждого человека. При произнесении глухих гласных, естественно, энергии в этой части спектра меньше.

Первая форманта (F1) коррелирует с подъёмом гласного: чем выше ее значение, тем ниже подъём гласного (это хорошо видно на изображении справа — у [ɑ], гласного нижнего ряда, F1 заметно выше, чем у закрытых [i], [u].

Вторая форманта коррелирует с рядом: чем выше вторая форманта, тем ближе гласный к переднему ряду (так, значение F2 у звука [i] составляет около 2,5 кГц, что также видно на изображении).

Акустический коррелят огубленности достаточно сложен, он описывается как некоторое нетривиальное соотношение F2 и F3; в целом у огубленных гласных F2 несколько ниже, с чем и связана отмеченная выше связь огубленности с задним рядом.

Эризация отмечается как некоторое понижение F3.

Кроме значения формант (то есть средней их частоты) играет определенную роль и их ширина, то есть величина области спектра, в которой наблюдается бо́льшая интенсивность колебаний. Более узкие форманты присущи гласным, произносимым с фарингализацией, с выдвижением вперед корня языка; более широкие соответствуют отодвинутому назад корню языка и «ненапряжённости».

Тоновые различия в гласных соответствуют изменения в частоте основного тона: обычно их интерпретируют с помощью тонограмм.

14. Акустические характеристики согласных звуков

Сонанты наиболее близки к гласным по своим акустическим характеристикам. Как и гласные, сонанты имеют голосовой источник и четкую формантную структуру. Наиболее общим акустическим признаком, отличающим сонанты от гласных, является их меньшая громкость (заметим сразу же, что это отличие регулярно наблюдается лишь в ударных слогах, в безударных же сонант может оказаться более интенсивным, чем гласный). На рис. 3.4 приведены динамические спектрограммы слогов с разными сонантами. Видно, что носовые сонанты и боковые [l, l'], обладая регулярной формантной структурой, существенно отличаются от дрожащего сонанта, в спектральной картине которого наблюдаются периодические ослабления интенсивности формант, вызванные артикуляционными характеристиками и связанные с моментами «ударов». Спектрограмма среднеязычного сонанта очень близка по своим характеристикам к спектрограмме гласного [i], однако можно заметить и некоторые отличия (см. подпись к рис. 3.4).

Наиболее специфическое распределение спектральных составляющих характеризует глухие взрывные согласные. Их свойства больше всего отличаются от свойств гласных. В результате действия импульсного источника шума частотные составляющие распределены практически по всей полосе спектра, а длительность и интенсивность взрыва очень мала. На рис. 3.5 приведены спектрограммы слогов с начальными глухими взрывными, где единственным «представителем» согласного является короткий взрыв, поскольку глухая смычка реализуется акустически как пауза. Звонкие взрывные согласные образуются при участии двух источников — шумового и голосового. В спектре это отражается следующим образом: во время смычки, когда действует голосовой источник, но проход воздушной струи закрыт, регистрируются низкочастотные составляющие в области частоты основного тона голоса. В момент взрыва, когда включается и шумовой источник, появляются шумовые составляющие в широкой полосе частот, однако интенсивность их, как правило, меньше, чем у соответствующих глухих согласных (рис. 3.6).

Мягкие взрывные согласные, глухие и звонкие, характеризуются большей длительностью взрыва, что связано с сильной аффрикатизацией мягких и сближает их по акустическим характеристикам с аффрикатами и щелевыми.

Глухие щелевые согласные, образующиеся при участии турбулентного шумового источника, характеризуются более определенными частотными областями, чем взрывные. При сравнении спектров согласных [f, s, š, x] видно, что заднеязычный характеризуется самой узкой по ширине и самой низкой по частоте полосой усиленных частот, губно-зубной отличается от всех язычных очень слабой интенсивностью, а однофокусный уже по полосе частот, чем двухфокусный (рис. 3.7).

Звонкие щелевые отличаются от глухих не только появлением низкочастотных составляющих, вызванных включением голосового источника, но и заметным ослаблением шумовых составляющих, что хорошо видно на рис. 3.8.

Аффрикаты характеризуются, с одной стороны, наличием глухой смычки, которая в абсолютном начале не фиксируется, поскольку представляет собой паузу, а с другой — наличием щелевой фазы после смычки, и эта фаза реализуется как высокочастотный шум, близкий по своим характеристикам к шуму соответствующих щелевых (рис. 3.9).

Различия между твердыми и мягкими согласными характеризуются разными акустическими признаками, поскольку и артикуляционные различия в этом случае многообразны (см. с. 66). Ср. взрывной твердый /t/ и аффрицированный мягкий /t'/ (рис. 3.10), твердый дрожащий /r/ и практически почти щелевой мягкий /r'/ на рис. 3.4, и вы убедитесь в многообразии возможностей противопоставления твердых и мягких в системе.