基于EGG信号的藏语康方言塞音分析研究.pdf

第 卷第期 年月信 息 化 研 究 基于 信号的藏语康方言塞音分析研究更尕永，石海强，更太加，魏建国，（青海民族大学国家民委重点人工智能应用技术实验室，西宁，；“两弹一星”理想信念教育学院，海北，；天津大学智能与计算学部，天津，）摘要：塞音是汉藏语系语言的辅音中最重要的音素类型。本文利用 设备采集藏语康方言塞音的生理语音数据，分析了藏语康方言塞音的声学和生理参数特征。经过分析康方言塞音的语图和 信号，首先发现 信号的波形图存在识别清音与浊音的作用，得出康方言塞音分为有声浊音和无声清音；其次开商与塞音的“送气”量存在密切关系，根据塞音开闭比提出藏语康方言塞音有种发声类型，并且得出塞音的开闭比是区别康方言塞音发声类型的重要参数。这些对语音的辅音研究、藏语塞音的发声研究均有一定的理论意义和参考价值。关键词：康方言；发声类型；塞音；信号波形图；开商中图分类号：收稿日期：引言随着生理信号检测和信号处理的发展，语音的声学信号和生理信号相辅相成，并且在验证和发现更多语音的调音方式、调音部位和发声类型的基础上，为语音信号处理技术提供重要的声学和生理特征。过去，声学信号的浊音起始时间（，）、诱导基频（）是分析塞音发声特征和识别发声类型的重要参数 。通过汉语、英语和日语塞音的声学参数分析指出，多数语言中 存在识别清音、浊音的效果，但是还有一些语言中并没有起到区分塞音发声类型的作用。近些年，从生理语音学视角揭示塞音发声特点和发声类型逐渐发展。诸如，运用语音和声门阻抗（，）信号结合研究日本函馆方言的清、浊塞音得出，塞音的 在单词起始位置时表现出区别性特征，塞音的“闭相”持续时间在单词中间位置表现出区别性特征。仙居方言“浊爆音”的开商（，）值较小，是能够实现识别塞音发声类型的有效参数。也有学者阐述，信号的“开闭比”能够有效判定“喉塞音”，有喉塞音音节的多数声带振动周期中“闭相”大于“开相”。藏语作为少数民族语言中方言种类丰富的一种，越来越多的学者运用实验语音学的方法对藏语塞音的声学和生理特征进行分析研究。天津大学学生利用了、时长等声学参数，阐述了古藏语塞音在卫藏方言中并没有完全清化，在康方言中则基本已经清化为塞音等特征；并且，他们还提炼出了塞音 的变化趋势，并简述了声调存在与否的情况 。总体而言，藏语塞音的语音特征研究主要是围绕语音信号进行声学分析，同时运用生理语音学理论和方法进行探究藏语塞音的研究结果屈指可数。浊音清化和声调发展是藏语的基本演变趋势。塞音作为藏语语音最典型的音素，本文重点分析藏第 卷第期更尕永，等：基于 信号的藏语康方言塞音分析研究研究与设计语康方言舌面、舌尖、双唇塞音的语音信号和 信号，得出藏语康方言 个塞音的发声特征和发声类型，验证了语音研究中 信号的应用模式和价值。本文研究对藏语塞音的整个发声类型过程、藏语塞音的清浊特点和演变规律研究提供了理论支撑和数据参考。实验设计与方法 生理语音数据综合藏语方言的语音特征、分布区域和研究进展等各类因素，藏语康方言具有中立的过渡性语音特征，康方言的研究在藏语语音研究中起着一种承先启后的关键作用。藏语康方言主要是分布于四川甘孜、云南迪庆、青海玉树以及西藏昌都、林芝等地方的通用语言。有学者指出康方言玉树话既保留有浊塞音，又新生了半浊塞音 ，并且调音部位一致的塞音分别与之形成音位对立 。藏语康方言玉树话塞音如表所示，藏文 是康方言塞音 的音节结构。表藏语康方言塞音 （藏文）（藏文）（藏文）（藏文）舌面（）（）（）（）舌尖（）（）（）（）双唇（）（）（）（）由于康方言玉树话塞音的发声类型比较丰富，因此通过设定表的藏语康方言塞音为目标音素，利用英国沃灵顿 公司研发的 设备和 以双通道、位、的质量采集 位发音人的生理（）语音数据，包括 个男性和 个 女 性。具 有 默 认 的 信号、语音信号的增益功能，还有同时显示、分析、存储和回放 信号和语音信号的功能，同时内部算 法 具 有 导 出 信 号 参 数 数 据、统 计 等功能。生理语音信号的表征 是分析塞音格局的重要声学参数，是指塞音爆发时间与浊声初发时间的差值。信号是语音的生理信号，它可以很精准地反映喉部声门和声带活动情况。浊音是有声塞音，固然会有显著且有规律的 信号的波形图；清音、送气清音是无声塞音，可能有 信号的波形图迹象，但不会存在有规律的声带脉冲周期。康方言塞音 的音节 对应 信号波形图、语音信号和三维语图如图所示。首先，阴影部分 的语图有冲直条，没有浊声杠；左边竖线（虚）是塞音爆发处，右边竖线（虚）是元音起始处，初浊 值为 ，符合塞音 的调音部位是舌面，值有可能是 甚至 。其次 的声门信号（）有细微的声带活动迹象，但没有完整的声带振动周期；塞音后接元音段的共振峰对应的 信号部分存在有规则的声带振动周期；因此，从 信号的波形图上可以发现，塞音 是没有声带脉冲的无声塞音，即清塞音。观察 信号的波形图，右边竖线处是声带有规律脉冲的开始，恰好与语图中塞音 结束段对齐。图音节 的 信号（）和语音信号（）康方言 塞 音 的 音 节 对 应 示 意 图 如图所示。首先，阴影部分 的语图有浊声杠；左边竖线（虚）是浊声初起点，右边竖线（虚）是塞音爆发处或元音起始处，初浊 值为 ，符合浊音的 声 学 表 现；其 次，阴 影 部 分 的 声 门 信号（）明显存在有规律的波形图，说明有完整的声研究与设计信 息 化 研 究 年月图音节 的 信号（）和语音信号（）带振动周期。因此，从 信号的波形图上可以发现，塞音 是声带脉冲有规律的有声塞音，即浊塞音。观察 信号的波形图，左边竖线处是声带脉冲的开始，恰好对齐 开始的浊声杠。因此，信号的波形图可以有效判断“清”塞音和有声的“浊”塞音，信号可以有效把握清音结束点与浊音开始点。由于藏语康方言语音的发展，还有浊音清化演化产生的塞音 和。因此，本文联合 信号和声学参数对藏语康方言的 个塞音的语图进行分析和提取 值，重点分析康方言塞音 和。另外，由于清辅音的辅音段没有 信号波形图，届时本文利用辅音后接元音 的 信号的开始段参数来描述清塞音的发声特点和发声类型。实验结果 定性分析结果表是一位男性和一位女性的康方言塞音声学和生理表现结果。首先，语图上舌面塞音 、舌尖塞音 和双唇塞音 都表 现 出：较 小 差 异 的 冲 直 条，没 有 浊 声 杠；其中，个塞音的冲直条持续时间较长。语图上藏语康方言塞音 都表现出持续的浊声杠。表康方言塞音的语图、和 表现 语图冲直条持续冲直条浊音杠冲直条 信号轻微波动迹象轻微波动迹象有规律的波形图轻微波动迹象（）男 女 初浊，塞音 和 都 是“正”值，舌 面 塞 音 的 呈 现 关 系；舌 尖 塞 音 的 呈 现 ；舌 尖 塞 音 的 呈 现 关系。其中，舌面、舌尖和双唇的 大小关系呈现：舌面舌尖双唇；调音部位靠后的“舌面”塞音 值较小，调音部位靠前的“双唇”塞音 值较大，舌尖塞音介于中间值。塞音 的 都是“负”值，且 的“绝对值”呈现出，也是调音部位靠前的 绝对值最大，靠后的 绝对值最小。观察康方言 个塞音的 信号的波形图发现，塞音 、和 的 信号阶段没有完整的声带振动周期，只有轻微的活动痕迹，即无声塞音；塞音 的 信号阶段存在有规律的波形图，说明有正常的声带脉冲。有学者阐述半浊塞音的浊音时间只能维持短暂的瞬间，然后进入无声状态一直到塞音结束；也有阐述半浊塞音，持阻时前面阶段发无声，后面阶段发有声 。但是，本文结合语音信号的语图、信号的波形图和 值的个维度对康方言的半浊塞音进行了分析，藏文音节 的康方言塞音 表现出：语图、信号的波形图上塞音 只有冲直条，没有浊声杠；没有声带振动的波形图；计算 均为“正”值，可以确定塞音 都是无声塞音，即清塞音。塞音 的 为“正”值，分别大于调音部位相同的清塞音 ，分别小于调音部位相同的送气清塞音 ，可以断定康方言塞音 的送气量大于清塞音，小于送气清塞音。还有学者认为，半浊塞音在词首位置已清化，词的中间和末尾仍有浊声保留。由于，藏文构字原则，字末尾位置是处于音节其中的元音之后，是辅音韵尾的演变结果，这在邓戈的 藏语康方言昌都第 卷第期更尕永，等：基于 信号的藏语康方言塞音分析研究研究与设计话的元音变迁 有系统性地研究。针对字首和字中位置问题，笔者分析了康方言半浊塞音 对应的藏文字母 在词首、词中两种位置的发音情况，分别选择了音节 的生理语音数据。首先是词首位置的情况，例如，处于藏文 的首位，藏文音节 的康方言语音 信号和语图如图所示，显然阴影部分语图中不存在浊声杠，信号没有声带振动周期，辅音部分发舌面塞擦音 。分析得出，个 处在字首或者音节前面是没有浊声，且对整个音节的发音基本没有影响，说明 在音节首位已经消失，而不是清音。在藏语康方言语音中，这可以解释藏语前置辅音落的现象。图音节 的 信号（）和语音信号（）我们拼读音节 时首位的发的是塞音 的音。然后，词中位置的情况经过分析发现，一个音节的 只要满足前面存在前置辅音，连读的时候塞音段就会发“有声”特点，比如 个就会发浊塞音。然而，这个是藏语康方言“浊”塞音 对应的藏文音节 ，无法解释在词中位置浊音的情况。由此，得出康方言塞音 是清塞音，且有送气特点；而且，塞音 只会出现在单字调 音节中，因此没有“半浊”塞音的特征。但是，无论从主观的听感上，还是声学信号的表现，康方言塞音 与清塞音、浊塞音和送气清塞音都存在一定差异，这个比较 值就能发现。因此，为了进一步验证和发现藏语康方言 个塞音产生过程的声门表现和发声差异，定量分析反映藏语康方言塞音声门开闭度的 信号量化参数。定量统计结果藏语康方言塞音的 信号统计分析主要有、和接触商（）这个参数。信号的 是语音的发声过程提取计算得到，是没有经过语音产生的调音过程，不受调音过程各个部位的调整影响。本文定量分析是基于 位发音人的数据进行参数统计，分析藏语康方言塞音的频谱参数特征和塞音之间存在的差异。）塞音的 藏语康方言塞音 信号的 统计结果如图所示。（）藏语康方言的个舌面。男性的 分布在 之间，的平均值分别是 、和 ，女性的平均值分别是 、和 ，说明个舌面塞音单位周期内的女性声带振动周期小于男性，振动频率远高于男性；同时，个舌面塞音在男性、女性的 平均值都呈现出 ，得出个舌面塞音发音时单位周期中声带振动快慢呈同样大小关系，声带振动周期大小则相反。图男性和女性的塞音 信号 均值（）藏语康方言个舌尖塞音。男性的 平均值分别为 、和 ，女性的 平 均 值 分 别 为 、和 ，可知发舌尖塞音的过程单位周期内女性的声带振动周期小于男性，说明女性声带振动的频率高于男性；个舌尖塞音男性的 平均值呈现为 ，女性的 平均值呈现为研究与设计信 息 化 研 究 年月 ，能够发现个舌尖的男性和女性的 平均值大小规律存在一定差异；但是，平均值最小的是舌尖塞音，得出个舌尖塞音发音时单位周期内塞音 的声带振动周期最大，振动频率最慢。（）藏语康方言个双唇塞音。男性的平均值分别是 、和 ，女性的 平均值分别是 、和 ，同样呈现女性声带振动的频率高于男性；但是，与个舌尖塞音的表现相似，的 均值近似，双唇塞音 的 最小，得出个双唇塞音发音时单位周期内 的声带振动最慢，声带振动周期最大。因此，藏语康方言的舌面塞音在男性和女性中均存在 的发声差异规律，双唇塞音在男性和女性中均存在 的发声差异规律，但是个舌尖塞音于男性和女性当中的表现有一定差异。）塞音的和 藏语康方言塞音的 信号频谱参数、的统计结果如图所示，图中的浅灰色部分是，深灰色部分是，和 的和值是 。图男性和女性的塞音 信号 和 均值（）塞音 的男、女性均值分布在 ，所以个清塞音 的声门开闭比（），说明清塞音后接元音的声带振动时，开相等于闭相，声带正常振动。（）塞音 的男、女性均值分布在 ，所以送气清塞音的声门开闭比（），说明后接元音的声带振动时开相远大于闭相。送气清塞音的开相最大，符合声门最开放的是“清送气音”，在除阻时声门已关闭的是清音（不送气），信号显现的声门接触面积与声门气流存在互补关系 。（）塞音 的男、女性均值分布在 ，所以塞音 的声门开闭比（），说明 后接元音的声带振动时，开相大于闭相。舌面、舌尖和双唇的无声清音中，的送气量大于清音，小于送气清音。因此，我们可以得出 个塞音为半送气清音。（）浊塞音 的男、女性均值分布在 ，所以浊塞音的声门开闭比（），说明浊塞音后接元音的声带振动时，开相较大于闭相。上面是的特征，而 则表现相反。由于表示声门开闭度的开闭比（）同具“”和“”性质，可以得出康方言种塞音的开闭比呈现出：送气清塞音（）半送气清塞音（）浊塞音（）清塞音（）。语音产生过程中，通常伴随声门的声带开闭产生气流脉冲，最大的是送气清塞音，大则声带振动时声门的开相最大，能通过的气流最多。清音、送气清音和半送气清音的 呈现出：送气清塞音半送气清音清音，的均值关系亦是如此。因此，塞音 信号的 和塞音的“送气”大小呈正向关系；相反，塞音 信号的 和塞音的“送气”大小呈反向关系，利用 值大小可以分析送气量的大小，值越大送气量越多。结束语实验分 析 研 究，本 文 利 用 声 学 信 号 的 语 图、值，声门阻抗信号（）的、开闭比等多维度分析了藏语康方言塞音的发声特征。（）得出 信号可以有效把握清音结束点与浊音开始点，清音 信号的波形图起始点与塞音结束点或后接元音开始点对齐，浊音 信号的波形图起始点与塞音初起浊点对齐；同时，可以有效判断“有声”的清塞音和“无声”的浊塞音，并对第 卷第期更尕永，等：基于 信号的藏语康方言塞音分析研究研究与设计藏语康方言塞音的语图、和 信号波形图表现进行了清音和浊音分类。同时，还分析列举了藏语康方言塞音中常见的发声态类型，并对其分布的规律与特点进行了研究。（）重点分析了藏语康方言的塞音 ，验证了 并不具备半浊塞音的特征。但无论从声学参数还是 信号的频谱参数，塞音 与清塞音和送气塞音有一定的差异，而且发现塞音 只会出现在单字调音节 中，因此本文根据、和送气量的差异提出藏语康方言玉树话的塞音应该是种发声类型，包括清音、半送气清音、送气清音和浊音。（）先后通过定性和定量分析塞音 信号的开闭比（），证实了声门的“开闭比”存在区分清塞音、送气清塞音、半送气清塞音和浊音的作用。综上所述，本文探析了藏语康方言塞音的声学和生理特征，科学统计了康方言塞音的 信号频谱参数。本文分析的方法、内容和取得的结果为推进塞音研究、藏语塞音的发声研究奠定了一定基础。参考文献 ，（）：，（）：，（）：（），（）：宋益丹浙江仙居吴语浊内爆音的语音学考察方言，（）：沈向荣 喉塞音的声学表现 语言研究，（）：孙艺丹藏语方言中卫藏方言与康方言的塞音对比研究 天津：天津大学，韩智丞藏语方言间的塞音区分特征研究天津：天津大学，桑塔 藏 语 玉 树 话 的 音 系 研 究 兰 州：西 北 民 族 大学，土登江措藏语玉树话的辅音声学分析兰州：西北民族大学，孔江平生理语音学研究的理论与方法语言文字应用，（）：凌锋 上海话塞音和塞擦音的时间结构 中国语文，（）：，：，（）：朱晓农 语音学 北京：商务印书馆，：，：，邓戈康方言昌都话的元音变迁西藏研究 （）：朱晓农 发声态的语言学功能 民族语文，（）：，（）：更尕永（），男，硕士研究生，主要研究方向为语音信号处理。，（，；“”，；，）：，研究与设计信 息 化 研 究 年月 ，；，“”，：；（上接第 页）王查散，王东岳，高文辉 巨型数字阵列光传输系统设计 计算机技术与发展，（）：毕胜，郭琳，张德智面向多功能射频的综合射频前端技术研究 雷达科学与技术，（）：吴楠，陈强，官友廉，等 自主刷新技术研究 无线电工程，（）：，（）：，：，：刘子豪（），男，工程师，主要研究方向为雷达阵面控制系统设计等。（，）：，：；欢迎投稿：