声纹鉴定中普通话音素间过渡方式特征的研究

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1、第八届中国语音学学术会议 暨庆贺吴宗济先生百岁华诞语音科学前沿问题国际研讨会 中国北京 2008.4.18-4.20 声纹鉴定中普通话音素间过渡方式声纹鉴定中普通话音素间过渡方式 特征的研究特征的研究 王英利王英利 摘要摘要 不同人所讲的普通话语流中的相邻音素 间的过渡方式分为不同的类型。音节内辅音元 音之间、音节间元音辅音之间的过渡方式分为 清晰过渡（或停顿过渡）和模糊过渡（或缓冲 过渡）两种类型；音节内元音辅音之间的过渡 方式分为间断过渡和连续过渡两种类型；音节 内元音元音之间的过渡方式分为平滑过渡、间 断过渡、交错过渡和异变过渡四种类型；音节 间元音元音之间的过渡方式则分为间断过渡 和平

2、滑过渡两种类型。而同一人的发音，不论 相邻音素间的过渡方式属于上述哪种类型，都 表现出较强的自身同一性。因此音素间过渡方 式可以作为声纹鉴定中一个方面的特征。 1 引言引言 日常的讲话语流，抛开其语义，可 以看作是音素序列（停顿除外） 。在这样 的音素序列中，自然发音的单音节内部 或节奏单元内音节之间的相邻音素（称 之为音素耦，简称音耦）之间不是机械 的拼接，而是存在一个有机的过渡。从 一个清辅音音素到一个元音音素的过渡 （或反之） ，发音器官要经历一个由辅音 舌位到元音舌位（或反之）的跳跃过程， 在语图上表现为辅音与元音间有一个过 渡区域；从一个元音音素过渡到下一个 元音音素的过程中，舌位逐

3、渐变化，音 质逐渐变化，两音素中间包含了许多过 渡音，在语图上表现为共振峰具有一个 滑移段。对于不同人来说，由于对于每 个音素音质的主观认知可能存在微小的 差别，在发音时舌位的掌握也不可能完 全相同，音素过渡时发音器官的运动过 程更不可能完全相同，这就决定了不同 人发出的相同音耦，其过渡方式是不可 能完全相同的。这就为我们的声纹鉴定 提供了一个方面的特征。 2 实验设备与取样 实验设备与取样 2.1 设备设备 KAY-5500 型语图仪和 VS-99 型 语音工作站，TASCAM DA-P1 型数字 录音机，SENNHEISER ME-66 型话筒。 2.2 取样取样 选择 10 名年龄 20

4、22 岁、身体条件 相近、普通话较标准的男性发音人，以 正常讲话方式在普通房间里朗读“电灯 比油灯进步多了” 、 “医生的工作是治疗 疾病”等 30 个实验语句 1 至 3 遍，时间 间隔 1 天至 3 年不等，分别使用上述语 图仪和语音工作站观察全部宽带语图。 3 实验结果实验结果 针对上述语音样本的宽带语图从音 节内辅音元音之间、元音元音之间和 元音辅音之间以及音节间元音辅音之 间、元音元音之间的过渡方式五个方面 进行了考察，发现上述 10 人所发的相同 第八届中国语音学学术会议 暨庆贺吴宗济先生百岁华诞语音科学前沿问题国际研讨会 中国北京 2008.4.18-4.20 音耦，不论辅音与元

5、音（或元音与辅音） 之间，还是元音与元音之间，其过渡方 式分为不同的类型，即人际间具有差异 性；而每个发音人所发的相同音耦，其 音素间过渡方式的所属类型是基本固定 不变的，即具有较强的自身同一性。 3.1 人际间的差异性人际间的差异性 人际间的差异性， 主要表现在以下几 个方面： 3.1.1 音节内辅音音节内辅音元音之间过渡方式元音之间过渡方式 这里只讨论以舌面音 j、q、x 为声母、 以单元音 i 或以 i 为介音的复元音为韵母 的部分音节。这种音节的声母与韵母的 过渡方式分为清晰过渡和模糊过渡两种 类型。 （A） （B） 图 1 两人所发音节“气”的宽带语图对比 清晰过渡就是在声母和韵母之

6、间存 在明显的界限；模糊过渡则是在声母和 韵母之间无明显界限，并且在声母、韵 母过渡区域（甚至整个声母区域）紊音、 乐音混杂。图 1 中（A） 、 （B）分别是从 两人的相同语句中截取的音节“气”的 宽带语图。可以看出：(A)的声母与韵母 之间有一空白段，而（B）的则是声母、 韵母紧密连在一起，不仅在声母韵母过 渡区域紊音、乐音混杂。并且在声母时 段中韵母的 F1附近出现了类似元音共振 峰的横杠。 清晰过渡抑或模糊过渡， 是发音人发 音器官活动部分灵活与否的反映。活动 部分灵活的人发音，在进入韵母之前， 有能力使声母（辅音）阻碍基本或完全 闭塞，然后声带振动发出韵母，而由阻 碍闭塞到声带振动需

7、要一段“驰豫时 间” ， 故在声母、 韵母之间形成了空白段； 而活动部分不灵活的人发音，在进入韵 母之前，没有能力做到让声母（辅音） 的阻碍闭塞，声母持续阶段的阻碍不完 全状态一直持续到声带振动发出韵母 时，更有甚者，在发声母的过程中声带 就有一定程度的振动，这当然不可能在 声母、韵母之间形成空白段。 3.1.2 音节间元音音节间元音辅音之间的过渡方式辅音之间的过渡方式 先来考察元音与紊音构成的音耦的 过渡情况。这种情况下的过渡方式同样 分为模糊过渡和清晰过渡两种类型。 模糊过渡就是前面元音与后面紧接 的紊音的界限不清，甚至在二者交界处 乐音、紊音混杂；清晰过渡则是二者分 界明显，甚至出现短暂

8、的空白段。图 2 中（A） 、 （B）分别是两人所发 “医生” 一词的宽带语图。可以看出：前者的 i 与 sh 之间的过渡就是模糊过渡，后者的 则是清晰过渡。 （A） （B） 图 2 两人所发“医生”的宽带语图对比 这里的模糊过渡抑或清晰过渡， 应该 是发音人辅音成阻动作明显与否的反 映。成阻动作不明显的人，声腔中活动 部分和固定部分无接触，前一音节韵母 第八届中国语音学学术会议 暨庆贺吴宗济先生百岁华诞语音科学前沿问题国际研讨会 中国北京 2008.4.18-4.20 尾部的元音音素发音完毕，立即进入后 音节的声母，于是形成了模糊过渡；而 成阻动作明显的人，声腔中活动部分和 固定部分有接触，

9、前音节韵母尾部的元 音音素发音完毕，要经历一个短暂无音 段后，后面音节的声母才除阻发出，自 然就形成了清晰过渡。 再来考察一下元音与暂音构成的音 耦的过渡情况。这种情况下的过渡方式 分为停顿过渡和缓冲过渡两种类型。 停顿过渡就是前音节的韵母尾端与 后音节的声母之间存在一段类似停顿的 空白段；缓冲过渡就是前音节的韵母尾 端与后音节的声母之间存在着强度较弱 但很明显的共振峰结构，相当于两者间 存在一个能量缓冲。图 3 中（A） 、 （B） 分别是两人所发的“油灯”一词的宽带 语图。可以看出：前者的 u 与 d 之间（箭 头所指处）的过渡就是停顿过渡，而后 者的则是缓冲过渡。 （A） （B） 图 3

10、 两人所发“油灯”的宽带语图对比 这里的停顿过渡抑或缓冲过渡， 应该 是发音人声带制动能力强弱的反映。声 带制动能力强的人，前音节韵母尾部的 元音发音完毕，声带立即关闭，再进入 后音节声母，由于从声带关闭到声母成 阻需要一段“驰豫时间” ，故形成了停顿 过渡；而声带制动能力弱的人，前音节 韵母尾部的元音发音完毕后，在后面的 暂音发出之前不能完全关闭声带，自然 就形成了缓冲过渡。 3.1.3 音节内元音音节内元音辅音之间过渡方式辅音之间过渡方式 在普通话中实际上就是鼻韵母主元 音与鼻韵尾之间的过渡。过渡方式主要 是间断过渡和连续过渡两种类型。 发鼻音时由主元音过渡到鼻韵尾要 经历一个气流由口腔到

11、鼻腔的变化过 程，即气流先通过口腔（发主元音时） ， 然后口腔通道关闭，气流转向进入鼻腔。 有的人关闭口腔通道的动作很迅速，而 气流由原来发元音时的口腔流出改为鼻 腔流出并形成鼻音也需要一定的“驰豫 时间” ， 在这段时间内， 元音已发音完毕， 鼻音还未形成，这期间没有声音发出， 反映在语图上就是主元音与鼻韵尾之间 出现了间断，于是就形成了间断过渡， 如图 4 中（A）所示；而有的人则不同， 他们的这种关闭口腔通道的动作比较缓 慢，在鼻音的形成过程中，元音一直在 持续，直到鼻音最后形成，关闭动作才 告结束。在整个鼻韵母的发音过程中， 声音一直没有中断，反映在语图上就是 主元音共振峰与鼻韵尾横杠

12、紧密相连， 如图 4 中（B）所示。 （A） （B） 图 4 两人所发音节“进”的宽带语图对比 3.1.4 音节内元音之间过渡方式音节内元音之间过渡方式 音节内元音之间过渡方式主要有平 滑过渡、间断过渡、交错过渡和异变过 渡等四种类型。 第八届中国语音学学术会议 暨庆贺吴宗济先生百岁华诞语音科学前沿问题国际研讨会 中国北京 2008.4.18-4.20 平滑过渡就是前面音素的各个共振 峰均匀流畅地滑移到后面音素的对应共 振峰，整个语图表现为若干条强度基本 均匀的、各自独立的、完整的共振峰， 如图 5 中（A）和图 6 中（B）所示。 交错过渡就是整个复合韵母 （或零声 母音节）的音素过渡区间的

13、共振峰衔接 不是一一对应的，而是呈交错状态。图 5 中（A） 、 （B）分别是从两人的相同语句 中截取的音节“叫”的宽带语图。可以 看出： （A）中的各条共振峰是一一对应 的，而（B）中的 F2 与 F3则是相互交错 的。 （A） （B） 图 5 两人所发音节“叫”的宽带语图对比 间断过渡就是整个复合韵母 （或零声 母音节）的某一条或某几条共振峰在音 素过渡区间出现间断。图 6 中（A） 、 （B） 分别是从两人的相同语句中截取的音节 “黑 （hi） ” 的宽带语图。 可以看出： （A） 的 F2在音素 e 与 i 过渡处明显是间断的， 而（B）的对应共振峰则是平滑的。 （A） （B） 图 6

14、 两人所发音节“黑”的宽带语图对比 异变过渡就是在某两条共振峰之间 出现了称之为附加共振峰的短杠。图 7 中（A） 、 （B）分别是从两人的相同语句 中截取的音节“电”的宽带语图。可以 看出： （A）在 F1与 F2之间的箭头所指处 就存在一个附加共振峰，而（B）的对应 处则是空白。 （A） （B） 图 7 两人所发音节“电”的宽带语图对比 平滑过渡反映出发音人在发音过程 中发音器官从一个元音到下一个元音的 滑移运动是平稳、单调的。 交错过渡的产生原因则可能是发音 过程中发音器官由一个元音音素向下一 个元音音素的滑移运动的幅度过大，超 过了两音素过渡所需的最小限度，待过 渡完成后，舌位需经过一

15、定幅度的“回 调” 才能进入下一个音素， 这样的一 “过” 一 “调” ， 造成了过渡区间共振峰的紊乱， 形成了交错过渡。 间断过渡的产生原因可能是发音过 程中发音器官运动到两音素交界处的时 刻，舌位发生了某种形式的突变，这样 两音素的过渡就变成了两个音素的硬性 拼接，相邻音素的对应共振峰在接合部 频率位置相近的可以对接，但相差较远 的则对接不上，就造成了整条共振峰的 间断。 异变过渡的产生原因可能是发音器 官运动到音耦的两音素交界处的时刻， 恰好在某两条共振峰（一般是 F1和 F2） 之间的某个频率上发生短时共振，形成 第八届中国语音学学术会议 暨庆贺吴宗济先生百岁华诞语音科学前沿问题国际研

16、讨会 中国北京 2008.4.18-4.20 了附加共振峰。 3.1.5 音节间元音之间的过渡方式音节间元音之间的过渡方式 音节间元音之间的过渡方式也是因 人而异，具体分为间断过渡和平滑过渡 两种类型。 间断过渡就是在音节间的过渡区域 前面元音的某一条或几条共振峰与后面 元音共振峰间出现间断；平滑过渡则是 前面音素的各个共振峰均匀流畅地滑移 到后面音素的对应共振峰。图 8 中（A） 、 （B）分别是从两人的相同语句中截取的 “就要”的宽带语图。可以看出： （A） 中前音节的音素 u 与后音节的 i （零声母） 之间的过渡是间断的，而（B）中则是平 滑的。 这种间断过渡产生的原因可能是发 音人在发这种后音节为零声母音节的词 组时，对词组是两个音节的意识比较强， 同时发音器官活动部分也比较灵活，在 音节间的两个音素转换时舌位能够