Термин фонация имеет несколько разное значение в зависимости от подотрасли фонетики . Среди некоторых фонетиков фонация — это процесс, посредством которого голосовые связки производят определенные звуки посредством квазипериодической вибрации. Это определение используется среди тех, кто изучает анатомию и физиологию гортани и производство речи в целом. Фонетики в других подотраслях, таких как лингвистическая фонетика, называют этот процесс озвучиванием и используют термин фонация для обозначения любого колебательного состояния любой части гортани , которое изменяет воздушный поток, из которых озвучивание является лишь одним примером. Глухие и надгортанные фонации включены в это определение.
Процесс фонации, или вокализация, происходит, когда воздух выталкивается из легких через голосовую щель , создавая перепад давления в гортани. Когда этот перепад становится достаточно большим, голосовые связки начинают колебаться. Минимальное падение давления, необходимое для достижения фонации, называется пороговым давлением фонации (ППД), [1] [2] и для людей с нормальными голосовыми складками оно составляет приблизительно 2–3 см H 2 O. Движение голосовых складок во время колебания в основном боковое, хотя есть также и некоторый верхний компонент. Однако движения по длине голосовых складок почти нет. Колебание голосовых складок служит для модуляции давления и потока воздуха через гортань, и этот модулированный поток воздуха является основным компонентом звука большинства звонких фонов .
Звук, который производит гортань, представляет собой гармонический ряд . Другими словами, он состоит из основного тона (называемого основной частотой, основным акустическим признаком воспринимаемой высоты тона ), сопровождаемого гармоническими обертонами, которые являются кратными основной частоте. [3] Согласно теории источника-фильтра , результирующий звук возбуждает резонансную камеру, которая является речевым трактом , для производства отдельных звуков речи.
Голосовые связки не будут колебаться, если они недостаточно близко расположены друг к другу, недостаточно натянуты или слишком натянуты, или если перепад давления в гортани недостаточно велик. [4] В лингвистике фон называется глухим, если во время его возникновения не происходит фонации. [5] В речи глухие фоны связаны с голосовыми складками, которые удлинены, сильно напряжены и расположены латерально (отведены) по сравнению с голосовыми складками во время фонации. [6]
Основная частота, основной акустический сигнал для восприятия высоты тона , может изменяться различными способами. Крупномасштабные изменения достигаются путем увеличения напряжения голосовых связок посредством сокращения перстнещитовидной мышцы . Меньшие изменения напряжения могут быть вызваны сокращением щиточерпаловидной мышцы или изменениями относительного положения щитовидного и перстневидного хрящей , как это может происходить, когда гортань опускается или поднимается, либо по желанию, либо посредством движения языка, к которому гортань прикреплена через подъязычную кость. [6] В дополнение к изменениям напряжения, основная частота также зависит от перепада давления в гортани, который в основном зависит от давления в легких, и также будет изменяться в зависимости от расстояния между голосовыми складками. Изменение основной частоты используется лингвистически для создания интонации и тона .
В настоящее время существуют две основные теории относительно того, как инициируется вибрация голосовых связок : миоэластическая теория и аэродинамическая теория . [7] Эти две теории не противоречат друг другу, и вполне возможно, что обе теории верны и действуют одновременно, инициируя и поддерживая вибрацию. Третья теория, нейрохронаксическая теория , была в большой моде в 1950-х годах, но с тех пор была в значительной степени дискредитирована.
Миоэластическая теория утверждает, что когда голосовые связки сведены вместе и к ним приложено давление дыхания, связки остаются закрытыми до тех пор, пока давление под ними, подсвязочное давление, не станет достаточным, чтобы раздвинуть их, позволяя воздуху выходить и уменьшая давление достаточно для того, чтобы мышечное напряжение отскочило и снова стянуло складки вместе. Давление снова нарастает, пока связки не раздвинутся, и весь цикл продолжает повторяться. Скорость, с которой связки открываются и закрываются, количество циклов в секунду, определяет высоту тона фонации. [8]
Аэродинамическая теория основана на законе энергии Бернулли в жидкостях . Теория утверждает, что когда поток дыхания протекает через голосовую щель , в то время как черпаловидные хрящи удерживаются вместе (под действием межчерпаловидных мышц), на тканях голосовых складок создается эффект толчка-тяги, который поддерживает самоподдерживающиеся колебания. Толчок происходит во время открытия голосовой щели, когда голосовая щель сужается, а тяга происходит во время закрытия голосовой щели, когда голосовая щель расходится. [1] Такой эффект вызывает передачу энергии от потока воздуха к тканям голосовых складок, что преодолевает потери за счет рассеивания и поддерживает колебания. [2] Величина давления в легких, необходимая для начала фонации, определяется Титце как пороговое давление колебаний. [1] Во время закрытия голосовой щели поток воздуха прекращается до тех пор, пока давление дыхания не раздвинет складки, и поток не начнется снова, заставляя циклы повторяться. [8] Учебник под названием «Миоэластическая аэродинамическая теория фонации» [7], написанный Инго Титце , называет Янвиллема ван ден Берга создателем теории и дает ее подробное математическое развитие.
Эта теория утверждает, что частота вибрации голосовых складок определяется хронаксией возвратного нерва, а не давлением дыхания или мышечным напряжением. Сторонники этой теории считали, что каждая отдельная вибрация голосовых складок была вызвана импульсом от возвратных гортанных нервов и что акустический центр в мозге регулировал скорость вибрации голосовых складок. [8] Ученые, изучающие речь и голос, давно отказались от этой теории, поскольку было показано, что мышцы не могут сокращаться достаточно быстро, чтобы осуществить вибрацию. Кроме того, люди с парализованными голосовыми складками могут производить фонацию, что было бы невозможно согласно этой теории. Фонация, происходящая в иссеченных гортанях, также была бы невозможна согласно этой теории.
В лингвистических фонетических трактовках фонации, таких как у Питера Ладефогеда , фонация считалась вопросом точек на континууме напряжения и закрытия голосовых связок. Иногда описывались более сложные механизмы, но их было трудно исследовать, и до недавнего времени состояние голосовой щели и фонация считались почти синонимами. [9] [ нужна страница ]
Если голосовые связки полностью расслаблены, а черпаловидные хрящи разведены для максимального потока воздуха, связки не вибрируют. Это глухая фонация, которая чрезвычайно распространена при шумных звуках . Если черпаловидные хрящи сжаты для закрытия гортани , голосовые связки блокируют поток воздуха, производя останавливающие звуки, такие как гортанная смычка . Между ними находится приятная зона максимальной вибрации. Кроме того, было показано существование оптимальной формы гортани для удобства фонации, при которой давление легких, необходимое для инициирования вибрации голосовых связок, минимально. [4] Это модальный голос , и это нормальное состояние для гласных и сонорных во всех языках мира. Однако апертура черпаловидных хрящей, а следовательно, и натяжение голосовых связок, являются одной из степеней между конечными точками открытия и закрытия, и существует несколько промежуточных ситуаций, используемых различными языками для создания контрастных звуков. [9] [ нужна страница ]
Например, в гуджарати есть гласные с частично вялой фонацией, называемой придыхательным голосом или бормотанием (транскрибируется в IPA с помощью нижнего индекса умлаут ◌̤ ), в то время как в бирманском есть гласные с частично напряженной фонацией, называемой скрипучим голосом или ларингализированным голосом (транскрибируется в IPA с помощью нижнего индекса тильда ◌̰ ). Диалект халапа масатекского языка необычен тем, что противопоставляет оба с модальным голосом в трехстороннем различии. (Масатекский язык является тональным, поэтому голосовая щель делает несколько тональных различий одновременно с фонационными различиями.) [9] [ нужна страница ]
В яванском языке нет модального голоса в его остановках , но есть два других пункта по шкале фонации, с более умеренными отклонениями от модального голоса, называемыми вялым голосом и жестким голосом . «Мутные» согласные в шанхайском языке — это вялые голоса; они контрастируют с tenuis и придыхательными согласными. [9] [ нужна страница ]
Хотя каждый язык может несколько отличаться, удобно классифицировать эти степени фонации по отдельным категориям. Серия из семи альвеолярных остановок с фонациями от открытой/слабой до закрытой/напряженной голосовой щели:
Диакритические знаки IPA под кольцом и подстрочный клин , обычно называемые «глухой» и «звонкий», иногда добавляются к символу для звонкого звука, чтобы указать на более расслабленное/открытое (слабое) и напряженное/закрытое (жесткое) состояние голосовой щели соответственно. (По иронии судьбы, добавление диакритического знака «звонкость» к символу для звонкого согласного указывает на меньшую модальную звонкость, а не на большую, потому что модально звонкий звук уже полностью звонкий, в своей оптимальной точке, и любое дальнейшее напряжение голосовых связок ослабляет их вибрацию.) [9] [ нужна страница ]
Эльзасский , как и несколько германских языков, имеет типологически необычную фонацию в своих смычках. Согласные, транскрибируемые как /b̥/, /d̥/, /ɡ̊/ (неоднозначно называемые «lenis»), частично звонкие: голосовые связки расположены так, как для озвончения, но на самом деле не вибрируют. То есть, они технически глухие, но без открытой голосовой щели, обычно связанной с глухими смычками. Они контрастируют как с модально звонкими /b, d, ɡ/, так и с модально глухими /p, t, k/ во французских заимствованиях, а также с придыхательным /kʰ/ в начале слова. [9] [ нужна страница ]
Если черпаловидные хрящи раздвинуты, чтобы впустить турбулентный поток воздуха, результатом будет шепотная фонация, если голосовые связки приведены, и шепотная фонация (бормотание), если голосовые связки вибрируют модально. Шепотная фонация слышна во многих постановках французского oui!, а «глухие» гласные многих североамериканских языков на самом деле произносятся шепотом. [10]
Давно замечено, что во многих языках, как фонологически, так и исторически, гортанные согласные [ʔ, ɦ, h] ведут себя не так, как другие согласные. Фонетически у них нет способа или места артикуляции , кроме состояния голосовой щели: закрытая гортань для [ʔ] , придыхательный голос для [ɦ] и открытая воздушная струя для [h] . Некоторые фонетики описывают эти звуки не как гортанные и не как согласные, а как примеры чистой фонации, по крайней мере, во многих европейских языках. Однако в семитских языках они, по-видимому, являются настоящими гортанными согласными. [9] [ нужна страница ]
В последние несколько десятилетий стало очевидно, что фонация может включать всю гортань, с шестью клапанами и мышцами, работающими как независимо, так и вместе. От голосовой щели вверх эти артикуляции следующие: [11]
До развития волоконно-оптической ларингоскопии полное вовлечение гортани в процесс производства речи не наблюдалось, и взаимодействие между шестью гортанными артикуляторами до сих пор плохо изучено. Однако, по крайней мере, два надгортанных фонирования, по-видимому, широко распространены в языках мира. Это резкий голос («желудочковый» или «сдавленный» голос), который подразумевает общее сужение гортани, и фаукализованный голос («полый» или «зевающий» голос), который подразумевает общее расширение гортани. [11]
Борский диалект динка имеет контрастные модальные, придыхательные, фаукализованные и резкие гласные, а также три тона. Специальные диакритические знаки, используемые в литературе, представляют собой двойные кавычки для фаукализованного голоса, [a͈] и подчеркивание для резкого голоса, [a̠] . [11] Примерами являются:
Другие языки с такими контрастами: бай (модальный, хриплый и резкий голос), кабийе (фаукализованный и резкий голос, ранее рассматривавшийся как ±ATR ), сомалийский (хриплый и резкий голос). [11]
Элементы гортанной артикуляции или фонации могут широко встречаться в языках мира как фонетические детали, даже если они не фонематически контрастны. Например, одновременная гортанная, желудочковая и черпаловидная активность (для чего-то, кроме надгортанных согласных ) наблюдалась в тибетском , корейском , нуучанултском , нлакапамуксском , тайском , суйском , амисском , паме , арабском , тигринья , кантонском и и . [11]
В таких языках, как французский и португальский , все шумные согласные встречаются парами, один модально звонкий и один глухой: [b] [d] [g] [v] [z] [ʒ] → [p] [t] [k] [f] [s] [ʃ].
В английском языке каждый звонкий фрикативный согласный соответствует глухому. Однако для пар английских смычных согласных различие лучше определить как время начала озвончения, а не просто озвончение: в начальной позиции /bdg/ озвончаются лишь частично (озвончение начинается во время удержания согласного), а /ptk/ придыхательны ( озвончение начинается только после его освобождения). Некоторые английские морфемы имеют звонкие и глухие алломорфы , такие как: окончания множественного числа, глагольные и притяжательные окончания пишутся -s (звонкие в kids /kɪdz/, но глухие в kits /kɪts/ ), а окончание прошедшего времени пишется -ed (звонкие в buzzed /bʌzd/, но глухие в fished /fɪʃt/ ).
В нескольких европейских языках, таких как финский , нет фонематически озвученных шумных , а есть пары долгих и кратких согласных. За пределами Европы отсутствие различий в озвончении распространено; в австралийских языках это почти универсально.
В фонологии регистр — это сочетание тона и фонации гласных в единый фонологический параметр. Например, среди гласных бирманский язык сочетает модальный голос с низким тоном, придыхательный голос с падающим тоном, скрипучий голос с высоким тоном и гортанную закрытие с высоким тоном. Эти четыре регистра контрастируют друг с другом, но никаких других сочетаний фонации (модальный, придыхательный, скрипучий, закрытый) и тона (высокий, низкий, падающий) не обнаружено.
Среди педагогов по вокалу и логопедов вокальный регистр также относится к определенной фонации, ограниченной определенным диапазоном высоты тона , которая обладает характерным качеством звука. [12] Термин «регистр» может использоваться для нескольких различных аспектов человеческого голоса: [8]
В патологии речи выделяют четыре комбинации этих элементов: вокальный фри-регистр , модальный регистр , фальцетный регистр и свистящий регистр .