汉语声调在言语可懂度中的重要作用.pdf

1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/声学学报第期,年月汉语声调在言语可懂度中的重要作用张家绿齐士铃宋美珍刘全祥中国科学院声学研究所在四种失真 高、低通滤波并混有非线性失真 条件下,进行言语清晰度试验,证明了失真条件下,声调具有很强的抗干扰能力,声调清晰度几乎不受影响。采用以下不同的激励源白噪声、基频固定的三角波、基频随声带基频变化的三角波、条件加条件产生的合成言语,进行言语清晰度试验,证明声调信息大大有助于提高言语可懂度,声调信息主要存在于基频随时间的变化中,强度变化对声调信息有补偿作用,以及清辅音的存在与否对声调清晰度是有一定影响的泛宝心旨、曰汉语是有声调语言声调在语词中具有辨意作用这是大家都很熟悉的但是声调在言语信息传递过程 中究竟起着什么样的作用占有什么样的地位山曾于年在伦敦举行的通讯应用讨论会上提到,“汉语的语调模式有可能比任何欧洲语言负载更多的信息气在生活实践 当中,大家也都能体会到声调有助于我们听懂别人的话,而“南腔北调”常表示不易听懂和不大好听的意思可是,这些生活经验和理论预测,都没有系统的科学实验加以证明其中一个重要的原因是,采用一般的方法声调与声韵母,是不容易加以分离的从而无法采用孤立参数的办法进行研究我们 以声码器作为言语分析一合成的工具,从而达到了将声调与声韵母加以分离的要求,并在多种传递条件下进行清晰度试验,证明了汉语声调大大有助于提高言语可懂度二、试验 方法为考察在各种失真条件下,声、韵、调的抗干扰能力,使言语信号经过高低通滤波系统并改变信噪比低通赫,信噪比一分贝高通赫,信噪比分贝低通赫,信噪比分贝,有非线性失真,高通赫,信噪比一分贝,有非线性失真上述四种传递条件,噪声级均为”分贝在这四种传递条件下,听音人都是在声场中收听发音人为男女各一人,听音人十六人,均系具有正常听力的北京青年,其试验装置见图年月日收到 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/年高通放大器低通滤波器当习一仄放大器压寻扬声器琴石乙发生器名控制室测听空图言语信号经高低通滤波系统并改变信噪比清晰度试验框图,斗,利用比特秒数字式通道声码器的分析端,将言语信号的频谱包络和激励源加以分离在声码器的合成端,采用下列四种不同方式进行言语合成只用噪声源激励,经频谱包络成型后形成合成言语,这相当于耳语的情况只用基频固定为赫的三角波作激励源,经频谱包络成型后形成合成言语以基频与声带振动基频相同的三角波为激励源,经频谱包络成型后合成言语以白噪声加与声带振动基频相同的三角波为激励源,经频谱包络成型后合成言语发音人男女各一人,听音人十人声码器输出的合成言语通过高质量耳机送给听音人用单耳收听,其试验装置见图在每次试验中所使用的试验材料,都是中国科学院的言语清晰度试用表室阵、心亡听耳产如川户于姻【自声码餐合成端放大群赢司派歹用用胡务务务八声八八八八八嗓声源图利用数字式通道声码器改变合成条件清晰度试验框图,已,助,1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/期张家敌等汉语声调在言语可懂度中的重要作用三、试验 结果在不 同传递条件下,声、韵、调清晰度和音节清晰度对比为了研究汉语声调的抗干扰能力,我们选取了四种传递条件,考察声母、韵母、声调清晰度的变化以及音节清晰度的变化,并把它们进行对比这些传递条件是低通赫,信噪比分贝,高通赫,信噪比分贝,低通赫,信噪比分贝,有非线性失真,高通,赫,信噪比分贝,有非线性失真现将这四种传递条件下所得结果列于表表,传递条件下的声、韵四种传递条件下的声、调清晰度和音节清晰度一一姗一片、一湘州传递条件音节清晰度声母清晰度韵母清晰度声调清晰度从表可 以看到,当传递条件变坏以致音节清晰度急剧降低的情况下,声调清晰度仍然保持在很高的水平比如,在传递条件、的情况下,音节清晰度已低于并,而声调清晰度仍然保持在外左右当信噪比进一步降低时,声调清晰度无明显变化采用不同的激励源,合成言语的清晰度和可懂度利用一台比特秒数字式通道声码器,使用四种不同的激励源进行言语合成,所得到的结果列于 表表使用四种不同的激励源产生的合成言语的清晰度试验得分,激励方式才了了呼,斗内八匕八吕份曰月门了咋月匕夕弓份了产声人门工,且弓月白噪声三角波,。,赫三角波,有声调白噪声加三角波,有声调注乙一一语音清晰度,音节清晰度,单词可懂度,单句可懂度,丁一一声调清晰度从表中可以看出,在前三种失真的激励方式中,只考虑声、韵母时,第二种激励方式可获得最高的语音清晰度,但当考虑音节时这时声调已经是音节的一部分则第三种激励方式获得最高得分,第一、第二种激励方式所得到的音节清晰度甚为相近当语言单位进一步加大,三种激励方式的可懂度得分差距也越大这意味着声调在听懂言语中的作用越来越大例如,从表中看到,第三种激励方式的单词可懂度便已高出其它两种方式左右,而单句可懂度则可高出这不但表示声调信息在言语理解过程 中的重要作用,而且表示出随着声 调字调 组合的加长,它所包含的多余度也越大,因而使可懂度增加得越多值得特别指出的是,在第三种激励方式中,由于只用随原始言语的基频而改变基频的三角波作激励源,实际上,1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/声学学报年这时对于没有基频存在的清辅音,在合成言语中都失落了即使如此,在这种条件下仍可获得很高的可懂度,这就主要依赖于汉语语音结构信息和某些过渡音的作用了从声调清晰度的得分可以看出,在前三种激励方式中,有声调的三角波激励源给出了最高声调清晰度外但是,这一数值仍然低于第四种以 白噪声加三角波有声调作激励源所得到的声调清晰度二外所以,由白噪声作激励源的一些清辅音,虽然它们本身并不包含声调,可是它的存在与否却可影响声调清晰度也就是说,去除了不包含声调的清辅音将使声调清晰度降低这说明声、韵、调是构成汉语音节这个统一体的三个互相关联的音位成分由于汉语音节结构严谨,因此,任何一个音位成分的正确接收,都为另外两部分接收提供了内部信息这一点在声韵母之间早已得到了证明闭,现在我们又在不存在基频的清辅音与声调之间看到了这种互相补充的作用。另外,我们还可以看到,白噪声激励比基频固定的三角波激励,可得到较高的声调清晰度一铭,一这表示在没有基频存在时,强度上仍可提供一部分声调信息这时强度信息是通过频谱通道传递的而 当有基频存在时,强度的补偿作用就被削弱了可以认为,声调信息主要是由基频负载的综上所述,汉语声调具有很强的抗干扰能力,在多种失真条件下,它保有很高的清晰度这是因为汉语声调是一种调频信号,声调信息遍及言语频谱各个谐波成分所以它最容易被接收汉语利用在一般听闻条件下清晰度不受影响的声调使音节成为三进制声、韵、调,这就大大地减少了汉语所需要的音节数目四、结论汉语声调具有很强的抗千扰能力,在噪声掩蔽、频率失真、非线性失真下,声调清晰度的损失甚小。汉语声调的主要信息存在于基频和各次谐波之 中,当周期性激励不存在时,强度信息也起一定的补偿作用汉语声调有助于提高言语可懂度不存在基频的清辅音对声调清晰度是有影响的今考文献,“”,。,一了再,张家骤,物理学报,”斗,一,人,户 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/期张家歇等汉语声调在言语可懂度中的重要作用一一一一对皿玩召才扭才哪云落合,姗艺诚盯代衍血就一,妞,一,。任,一杭,一,嫩,。渭拼尹血,肠,即皿面,沙州脱概伪任吐印让拍,饭过。,阳而,训田叮。场,现,矶代