研究音响的仪器

语音是一种物理现象，可以通过仪器对它进行物理分析。这是实验语音学的一项重要内容。常见的普通仪器有浪纹计、语图仪等。

语音一发即逝，捉摸不住，不好进行比较分析。使用这些仪器的目的是要把语言的听觉音响变成可见的图像，以便进行分析。早期的仪器主要是浪纹计。实验者带着收音用的口、鼻、喉罩说话，声波通过导管传到鼓膜，使鼓膜上的音笔随着鼓膜的振动而上下移动，于是粘在旋转着的圆柱表面的烟熏纸上便画下振动的波纹。这种波纹就是音波的图像。

波纹变成图像，其间还有一些复杂的问题。人们听到的音一般都是由基音和陪音构成的复合波形。由于发音时基音、陪音不一定每次全都同时从一个时间起点（声学上叫做“相位”）开始，这就使得同一个音各次记录下来的波形不全一样。下面的两个图显示同样的两个波的复合情况。

图一

A，B两个波从同一个时间起点“O”开始振动

图二

A， B′两个波从不同时间起点开始振动

如果基音A和陪音B（其他从略）两个波同时从一个时间起点“O”开始向波峰升起，复合波的形状就是X（图一）。如果基音A从起点“O”开始向波峰升起，陪音从低于“O”的地方（图二的B′的曲线）开始升起，复合波的形状就是Y。Y波和x波的波形不同，说明两个同样的波由于振动时基音和陪音的时间起点不同，其复合波就不一样。不过这种不同形状的复合波不会影响人们的听觉（因为耳朵不管波的振动的时间起点），只是增加了图像显示的复杂性。　

浪纹计显示的音波形状都是基音和陪音结合在一起的复合波形。由于声波的振动有上述的种种复杂性，所以浪纹计所显示的复合波的形状和音质不是一对一的关系，而是多对一的关系。这说明浪纹计用于实验不够精确，还有不少问题。到了四十年代，由于电声技术的发展，发明了语图仪。语图仪的工作方式不是显示一个一个音的复合波形，而是显示一个一个的音在某一范围内的全部频率的分布情况，简称频谱。这样就使语音的研究向前迈进了一步。

语图仪每次可以分析若干秒钟的录音，在记录纸上烧出疏密浓淡不等的线条。55页的图是语图仪烧出的“北京大学图书馆”的语音图像：

图像的横轴表示时间，即音的长短，纵轴显示这段音里每个音所含的各种频率的分布情况，线条有疏有密，有的地方是空白。每个元音都在纵轴上有若干个线条密集的带，其中位置最低的是基频（F0），反映整个音的高低。基频上面的第一个和第二个共振峰以及有时候第三个共振峰（F1，F2，F3）的位置决定着整个音的音质。图像的浓淡反映这个音在相应的频率区的强弱。辅音在语图上也有不同的反映。像[p、t、K]（“北”、“大”、“馆”的声母）这类不送气闭塞音表现为一束窄而密集的直线条。像[][]（“学”、“书”的声母）这类摩擦音的图像表现为乱纹。乱纹有比较密集的区域，叫“强频区”，根据强频区的位置可以识别是什么音。“图”的声母[t]是送气的闭塞音，在直线条后跟着一束乱纹，表明它是送气音。

比语图仪更先进的方法是通过电子计算机把音分析成一串串数据。这些数据反过来又能合成音。实验语音学和计算机技术的发展终于捉住了一发即逝的音，使人们不但看得见它，知道它的组成，而且还能对它进行拆卸和组装。这就为机器“理解”人的说话和机器“开口”说话准备了条件。