Теория источник-фильтр образования звука и голоса в гортани
Под вокализацией понимают образование звука в гортани. Этот процесс не обязательно включает в себя артикуляцию. Однако человеческий голос меняется при прохождении вибрирующего воздушного потока через голосовой тракт. Конфигурация голосового тракта определяет характер звуков, выходящих из ротового отверстия.
Акустические свойства голосового тракта формируют спектральную характеристику голосовых складок как основного источника звуков и рассматриваются теорией источник-фильтр. В ее основе лежит представление о спектральной обособленности гортани как источника голоса и голосового тракта как резонатора. Звук, возникший в голосовой щели, перед эмиссией в окружающую среду проходит через надскладочное пространство, содержащее воздух, через глотку, полость рта и носа.
Воздух, который заполняет резонатор (голосовой тракт), вибрирует с различной резонансной частотой, при которой усиливает имеющиеся спектральные компоненты (гармоники). Резонансные частоты спектра звука, проходящего через голосовой тракт (форманты), действуют как фильтры, которые определяют форму спектральной кривой звука, генерируемого в гортани. В результате выходной сигнал представляет собой результат взаимодействия источника звука и фильтра.
Различные звуки человеческой речи (фонемы) существенно зависят от формантов. Во всех языках, на которых говорят люди, гласные различаются частотой двух нижних формантов. Третий, четвертый и пятый форманты играют важную роль в индивидуальной окраске тембра голоса.
Сагиттальный разрез через голосовой тракт при произнесении трех разных гласных звуков:
«и» долгий, как, например, в слове «искра, «а» долгий, как в слове «астра»,
и «у» долгий, как в слове «улей»;
спектрограмма звука с первым (F1), вторым (F2) и третьим (F3) формантами.
Модель источник-фильтр.
Спектр звука, генерируемого на уровне голосовой щели (слева),
при прохождении через голосовой тракт (в центре) меняет свою форму (которая характеризует акустические свойства) (справа - эмиттированный звук).
Звучание гласных звуков в основном детерминировано первым (F1) и вторым (F2) формантами.
Форманты представляют собой резонанс голосового тракта, изменяющийся под влиянием движений языка, размыкания челюстей и сужения глотки.
Частотная характеристика гласных зависит от предшествующих и последующих фонем (феномен, известный как коартикуляция).
