共振峰

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美式英語元音[i, u, ɑ]的聲譜圖,圖中顯示了共振峰f1f2


共振峰(formant)是用來描述聲學共振現象的一種概念,[1]在語音科學及語音學中,描述的是人類聲道中的共振情形。常用的量測方法是由頻譜分析或聲譜圖(spectrogram,見右圖)中,尋找頻譜中的峰值。但假如說話者,用比較高的基頻發出元音,例如小孩或女性的聲音,則頻譜上看起來比較像是寬帶狀,比較無法看出明顯的峰值。在聲學中,共振峰是用來描述聲源內部的共振,特別是對樂器而言,指的是共鳴箱內的共振。我們也可以討論室內空氣的共振峰頻率,例如Alvin Lucier就在他的作品I Am Sitting in a Room中使用了這個概念。

共振峰及語音學[编辑]

人類說話或唱歌產生的聲音包含許多不同的頻率,共振峰是這些頻率中較有意義的部分。定義上,人類若想分辨幾個不同的元音,我們所需要的資訊是完全可以被量化的。共振峰是使聽者能夠區分元音的關鍵泛音。大部份的這些共振峰是由管內或腔體的共振產生,但是有些哨音是由文丘里效应中的低压區域週期性回縮產生。頻率最低的共振峰頻率稱為f1,第二低的是f2,而第三低的是f3。絕大多部分的情形是,前兩個共振峰,f1f2就足以劃分不同元音。這兩個共振峰可以描述元音的開/閉、前/後兩個維度(過去傳統上把這和舌頭的位置聯結在一起,不過這不是完全精確)。因此開元音(例如[a])有比較高的第一共振峰頻率f1,而閉元音(例如 [i] 或 [u])的則比較低;前元音(例如[i])的第二共振峰頻率f2較高,後元音(例如[u])的則比較低。[2][3]元音幾乎都有四個以上的共振峰,有時還會超過六個。然而,前兩個共振峰還是最關鍵的。通常我們會用第一共振峰對第二共振峰的 關係圖描述不同元音的性質。[4] 但這不足以描述某些元音的性質,例如圓唇與否。[5]

鼻音通常在2500Hz附近會有額外的共振峰。流音[l]則通常在1500Hz附近會有額外的共振峰。而英語的"r"音([ɹ])則是用非常低的第三共振峰分辨(低於2000Hz)。

塞音(在某種程度上,擦音也是)會改變週圍元音的共振峰位置。雙唇音(例如「ball」和「sap」中的「b」和「p」)使共振峰降低;軟齶音(英文的'k'和'g')發音之前f2f3幾乎都會互相接近,在軟齶音結束後才再分開。齒齦音所造成的共振峰變化則比較不規律,部份視元音種類而定。這種元音共振峰頻率隨時間的變化稱為「共振峰轉變」(formant transition)。

假如聲波的基頻比系統的共振波基頻還高,則共振峰頻率所展現出的大部分特質會流失。最明顯的例子是歌劇中的女高音,她們的音高到很高,以至于元音很難分辨。

控制共振峰是泛音唱法這種歌唱技巧的重要環節,歌手必須唱出一個基頻很低的音,然後產生尖銳的共振並選擇泛音,讓人感覺同時有兩種不同的音調。

聲譜圖可以用來觀察共振峰。

元音平均共振峰[6]
元音 (IPA) 共振峰 f1 共振峰 f2
i 240 Hz 2400 Hz
y 235 Hz 2100 Hz
e 390 Hz 2300 Hz
ø 370 Hz 1900 Hz
ɛ 610 Hz 1900 Hz
œ 585 Hz 1710 Hz
a 850 Hz 1610 Hz
æ 820 Hz 1530 Hz
ɑ 750 Hz 940 Hz
ɒ 700 Hz 760 Hz
ʌ 600 Hz 1170 Hz
ɔ 500 Hz 700 Hz
ɤ 460 Hz 1310 Hz
o 360 Hz 640 Hz
ɯ 300 Hz 1390 Hz
u 250 Hz 595 Hz

歌手的共振峰[编辑]

研究歌手的頻譜時,特別是男歌手的,發現在3000Hz附近有清楚的共振峰(在2800到3400Hz之間),而在平常說話或是沒受過訓練的歌手的頻譜中則沒有。這個現象就是使歌手從交響樂團中能突顯出來的原因。因為交響樂團的共振峰大約在500Hz附近,比3000Hz要低得多。歌唱訓練會特別發展這個共振峰,例如透過voce di strega(女巫的聲音)這個練習[7],使聲道的一部份成為共振器(resonator)。[8][9]

參見[编辑]

參考資訊[编辑]

  1. ^ Titze, I.R. (1994). Principles of Voice Production, Prentice Hall, ISBN 978-0137178933.
  2. ^ Ladefoged, Peter (2006) A Course in Phonetics (Fifth Edition), Boston, MA: Thomson Wadsworth, p. 188. ISBN 1-4130-2079-8
  3. ^ Ladefoged, Peter (2001) Vowels and Consonants: An Introduction to the Sounds of Language, Maldern, MA: Blackwell, p. 40. ISBN 0-631-21412-7
  4. ^ Deterding, David (1997) 'The Formants of Monophthong Vowels in Standard Southern British English Pronunciation', Journal of the International Phonetic Association, 27, pp. 47-55.
  5. ^ Hayward, Katrina (2000) Experimental Phonetics, Harlow, UK: Pearson, p. 149. ISBN 0-582-29137-2
  6. ^ Catford, J.C. (1988) A Practical Introduction to Phonetics, Oxford University Press, p. 161. ISBN 978-0198242178
  7. ^ Frisell, Anthony. Baritone Voice. Boston: Branden Books. 2007年: 84. ISBN 0-8283-2181-7. 
  8. ^ Vocal Ring, or The Singer's Formant. The National Center for Voice and Speech. [2008-04-07]. 
  9. ^ Sundberg, Johan. The science of the singing voice. DeKalb, Ill: Northern Illinois University Press. 1987年. ISBN 0-87580-542-6. 

外部連結[编辑]