kl 2014 Tampereen yliopisto Fonetiikan jatkokurssi Johdanto Puheen tuottaminen

Transkriptio

1 akustisia Tampereen yliopisto kl 2014

2 Puheketju ja fonetiikan osa-alueet akustisia Artikulatorinen fonetiikka Akustinen fonetiikka Auditiivinen fonetiikka

3 akustisia ARTIKULAATIO FONAATIO INITIAATIO

4 : ilmavirtamekanismit akustisia Miten saadaan ilmaa (potentiaalisesti) liikkeelle? vastaus: paine-eron avulla Miten saadaan paine-ero aikaan? vastaus: muutetaan tilavuutta ( pumppausta )

5 Suosituin mekanismi: keuhkot akustisia Puheeseen tarvittava paine-ero tuotetaan yleensä keuhkojen avulla. Sen avulla saadaan aikaan esim. soinnillisten äänteiden sointi frikatiivien häly kuiskattu puhe kokonaisuudessaan Lisäksi paine-eron säätelyllä voidaan korostaa tiettyjä sanoja signaloida syntaktisia rajoja vaikuttaa äänihuulten värähtelytaajuuteen myös puhujan tunnetila voi ilmetä paineen muutosten ansiosta (tarkoituksella tai vasten tahtoa)

6 Hengitys akustisia Keuhkojen rakenne Hengityslihakset pallea ulommat kylkivälilihakset sisemmät kylkivälilihakset Hengitys muuttuu puheen aikana uloshengitys ei ole passiivinen vaihe uloshengitysvaihe yleensä pitempi uloshengitysvaiheen pituus vaihtelee

7 Muita initiaatiomekanismeja akustisia Piken mallin mukaan Egressiivinen vs. ingressiivinen Pulmoninen, glottaalinen, oraalinen (velaarinen) yhdistelmiä

8 mekanismeja Pulmoninen, egressiivinen, soinniton > 0 akustisia > 0

9 mekanismeja Pulmoninen, egressiivinen, soinnillinen > 0 akustisia > +

10 mekanismeja Glottaalinen, egressiivinen, soinniton (ejektiivi) akustisia > 0

11 mekanismeja Glottaalinen+pulmoninen, ingressiivinen, soinnillinen (implosiivi) akustisia > 0 ++ > +

12 mekanismeja Oraalinen, ingressiivinen (avulsiivi l. click) akustisia 0 > 0

13 Elokuvia... akustisia avulsiivin röntgen: Kielten maailma-sarjasta:

14 akustisia Soinnin edellytykset: enemmän painetta äänihuulten alapuolella äänihuulet sopivassa asennossa Eri äänihuulten säädöillä saadaan erilaista sointia aikaan (esim. falsettia, vajaasointia, narinaa) joissakin kielissä fonaatiotyyppi erottaa merkityksiä (esim.!xóõ: 4 tyyppiä) Eri säädöillä myös muutetaan äänenkorkeutta (värähtelutaajuutta)

15 Äänenkorkeus... akustisia Äänenkorkeus riippuu ennen kaikkea äänihuulten koosta: Mitä pitemmät, paksummat äänihuulet (suurempi massa) sitä matalampi ääni miesääni keskimäärin n. 120 Hz; ääniraon pituus n. 25 mm naisääni keskimäärin n. 220 Hz; ääniraon pituus n. 15 mm lapsen ääni n Hz

16 Äänenkorkeuden vaihtelu (esim. puheen aikana) akustisia Kokonaisääniala n. kaksi oktaavia (esim Hz), sen yläpuolella falsetti Puheääniala usein tästä vain alempia taajuuksia Laajuus riippuu kielestä/kulttuurista, yksilöstä, tilanteista Myös puheäänialan sijoitus riippuu monista tekijöistä

17 F 0 :n vaihtelun kielelliset funktiot akustisia Intonaatio Lauseen konstituenttirakenne, rajoja, vrt. vanhat miehet ja naiset Sanatasolla sävelkielissä

18 VOT = Voice Onset Time akustisia Lisker & Abramson: A cross-language study of voicing in initial stops, Word 1964 käsitellyt kielet: 2: am. englanti, kantonin kiina, hollanti, unkari, am. espanja, tamil 3: korea, armenia, thai 4: hindi, marathi VOT tarkoittaa klusiilin sulun päättymisen ja soinnin alkamisen välistä viivettä

19 Äänihuulten ja artikulaation koordinointi akustisia Soinnillisuus onkin jatkumo VOT:n kasvattaminen (aspiraatio) vaatii äänihuulten aktiivista avaamista (abduktio) Abduktion voimakkuus vaihtelee, samoin ajoitus Mitä aspiroidumpi klusiili, sitä laajempi äänirako eksploosion hetkellä

20 Sointia okkluusion aikana akustisia Soinnin jatkuminen okkluusion aikana myös vaatii aktiivista liikettä Supraglottaalista tilaa täytyy laajentaa, jotta intraoraalinen paine ei kasvaisi (liian nopeasti) Esim. kurkunpää laskeminen auttaa Tässä myös ajoitus ja voimakkuus vaihtelee: soinnillisuus on siis tässäkin jatkumo

21 Hindin soinnillinen aspiraatio akustisia Tarkemmin sanottu vajaasoinnillinen Sopivasti ajoitettuna soinnin ylläpitämisen liike ja abduktio Voimakas virtaus abduktion(kin) aikana johtaa siihen, että varsinkin eksploosio on vajaasointinen (henkäyssointinen)

22 akustisia Dynaamisuus: puheen aikana artikulaattorit eivät ole juuri koskaan paikallaan suuria kysymyksiä: miten artikulaatiot koordinoidaan Onko esim. yhteen äänteeseen kuuluvat artikulaatiot tiukemmin sidottu yhteen?

23 iden luokitus akustisia Konsonanttien perinteinen ääntötapa vs. ääntöpaikka (vrt. IPA) Ns. ääntöpaikka sisältää joskus hiukan tietoa artikulaattorista Catford on ehdottanut luokitusta, joka perustuu ylä- ja alapintaan

24 Vokaaleja akustisia Perinteinen luokitus: etisyys, suppeus, pyöreys Melville Bell (Visible Speech 1867); Henry Sweet (1877) Bell-Sweet -malli pohjana myös Daniel Jonesin kardinaalivokaalijärjestelmässä

25 Kardinaalivokaalit akustisia 1 primaariset sekundaariset

26 Onko perinteinen malli todenmukainen? akustisia Röntgenkuvauksia (Russell 1928; Ladefoged et al. 1972) Äärivokaaleissa johdonmukaisuutta Monen vokaalin päämäärä pikemmin akustinen kuin artikulatorinen Vokaalin akustiikkaan vaikuttaa koko ääniväylä

27 Akustinen fonetiikka akustisia Voimakkuus intensiteetti (db) Korkeus taajuus (Hz) Laatu määräytyy spektrirakenteesta eli osasävelten keskinäisistä suhteista (Fourier-analyysi)

28 Äänen laatu spektriominaisuudet akustisia Periodinen vs. aperiodinen (ei-periodinen) Puheessa esim. sointi vs. frikaatio Periodisessa äänessä osasäveliä vain perustaajuuden kerrannaisilla taajuuksilla (spektri kamman näköinen) Aikakäyrä spektri matala: pitkä perusjakso tiheä spektri korkea: lyhyt perusjakso harva spektri Aperiodisen äänen spektri perusjakso ääretön jatkuva spektri energiaa kaikilla taajuuksilla

29 Vokaalien yläsävelet kuuluviksi akustisia Kuiskaus Vihellys Narina Näpäytys sormella Formantit johtuvat ääniväylä resonanssiominaisuuksista

30 Ääniväylän resonanssit akustisia Heijastukset samanlaisena vai peilikuvana? Seisovat aallot

31 Suoran putken resonanssit akustisia Seisova aalto: toisessa päässä solmu, toisessa kupu Likiarvot: äänennopeus cm/s, putken pituus 17 cm Pisin kriteerit täyttävä aalto on 68 cm (= 4 17 cm) pitkä 68 Perusjakso siis = s = 2 ms Vastaava taajuus on s = 500 Hz

32 Suoran putken resonanssit... akustisia Seuraava resonanssi: lisätään kupu ja solmu Aallonpituus 4 17/3 cm 1500 Hz

33 Suoran putken resonanssit... akustisia Seuraava resonanssi: lisätään kupu ja solmu Aallonpituus 4 17/3 cm 1500 Hz Taas lisätään kupu ja solmu Aallonpituus 4 17/5 cm 2500 Hz jne: 3500 Hz, 4500 Hz, 5500 Hz,...

34 Vokaalien akustisia akustisia Mitä tapahtuu resonansseille (ja formanteille!) jos putki pitenee (lyhenee)?

35 Vokaalien akustisia akustisia Mitä tapahtuu resonansseille (ja formanteille!) jos putki pitenee (lyhenee)? Miten aukon kavennus vaikuttaa (vrt. pyöreät vokaalit)?

36 Vokaalien akustisia akustisia Mitä tapahtuu resonansseille (ja formanteille!) jos putki pitenee (lyhenee)? Miten aukon kavennus vaikuttaa (vrt. pyöreät vokaalit)? Kielen siirtyminen eteen tai taakse?

37 Vokaalien akustisia akustisia Mitä tapahtuu resonansseille (ja formanteille!) jos putki pitenee (lyhenee)? Miten aukon kavennus vaikuttaa (vrt. pyöreät vokaalit)? Kielen siirtyminen eteen tai taakse? Putkimallin kehittäminen: rakennetaan putkisarja suorista putkista vrt. Fant (1960) Acoustic Theory of Speech Production clas.mq.edu.au/acoustics/frequency/

38 Vokaalien akustisia... akustisia Suppea: matala F1 väljä: korkea F1 Takainen: matala F2 etinen: korkea F2 Pyöreys: matalampi F2, F3 Retrofleksisuus laskee varsinkin F3:ta Nasaalivokaali (haarautuva putki) Uusia nasaaliformantteja (NF1, NF2,... ) Antiformantteja (Z1, Z2,... )

39 Konsonanttien akustisia äänilähde akustisia Äänilähde konsonanteissa voi vaihdella ja sijaita eri paikoissakin (vrt. vokaalit: sama äänilähde samassa paikassa) sointi (äänihuulivärähtely, vrt. vokaalit): (kvasi)periodista ääntä kohina, häly: ei-periodista ääntä hiljaisuus

40 Konsonanttien akustisia resonantit akustisia Puolivokaalit ( ei-syllabinen vokaali ): vokaalin formanttirakenne; lyhyehkö, heikohko Nasaalit (vrt. nasaalivokaalit): nasaaliformantteja; antiformantteja Lateraalit: vokaalimaisia, mahdollisia antiformantteja Tremulantit: avovaihe vokaalimainen, umpivaihe klusiilimainen

41 Konsonanttien akustisia klusiilit akustisia Okkluusio (umpivaihe): hiljaisuutta (t. hiljaista sointia) Eksploosio (purkausvaihe): purkaushäly, joka lyhyesti resonoi ääniväylässä; mahdoll. kohinaa (aspiraatiota, vrt. VOT) Miten eri klusiilit eroavat toisistaan akustisesti?

42 Konsonanttien akustisia ääntöpaikka akustisia Formanttisiirtymät (transitiot) bilabiaali (vrt. pyöreä vokaali): formantit taipuvat alas dentaali, velaari? locus: virtuaaliformanttiarvot mihin formanttisiirtymät ovat menossa (ja mistä tulossa jälkeen päin)?

43 Konsonanttien akustisia frikatiivit akustisia Uusia äänilähteitä eri puolilla ääniväylää Eri frikatiiveissa hankaushäly (frikaatio) on jo syntyessään erilaista Tietenkin ääniväylän resonanssit muokkaa syntynyttä ääntä, mutta lähteen sijaintia täytyy ottaa huomioon. Esim. [ h ] syntyy glottiksessa samat resonanssit kuin vokaaleissa. Soinnillisessa frikatiivissa kaksi (tyypill. heikompaa) äänilähdettä

44 Esimerkki frikatiivien eroista: [ s ] ja [ S ] akustisia huulet 1 cm: 8500 Hz 2,5 cm: 6800 Hz 13 cm: n Hz glottis [ s ] [ S ]

45 Frikatiivit... [ S ] [ s ] akustisia db frekvenssi (khz)

46 Auditiivinen fonetiikka akustisia Korvan toiminta ja psykoakustiikka 2,5 cm: 3400 Hz... n. +5 db n. +25 db

47 Sisäkorva basilaarikalvo akustisia Peittoilmiöt Erottelukyky: taajuus, intensiteetti, jne Psykoakustinen spektrogrammi

48 akustisia Akustinen vihje ei ole invariantti Tulkinta kontekstisidonnainen Kontekstin muuttuessa itse havainto muuttuu ääniväylän pituus vokaalien formantit puhenopeus VOT, kestosuhteet,... Kuulijalle pakollinen (automaattista)

49 akustisia Identifikaatio vs. diskriminaatio Havaitseminen yleensä tarkempaa diskriminaatiossa 1950-luvulla tehdyissä kokeissa puheen havaitsemisessa diskriminaatio (lähes) yhtä huono kuin identifikaatio Onko puhetta varten oma havaitsemismekanismi?

50 ... akustisia

51 ... akustisia paikka: [ ba ] [ da ] [ ga ] tapa: [ ôa ] [ la ] sointi: VOT (irrallaan): ei kategorista! CVC hieman lähempänä kat. hav.

52 ... akustisia Riippuu (äidin)kielestä esim. espanja, ranska, englanti, thai (VOT) japani: [ ôa ] [ la ] ei kat. hav. Toisaalta vastasyntyneillä vauvoilla (esim. VOT) Jotkut eläimet: chinchillat havaitsivat VOT samalla tavalla kuin ihmiset Ei-kielellisiä ärsykkeitä

53 Havaitsemisen teorioita perseptuaalinen magneetti akustisia Patricia Kuhl (NLM = Native Language Magnet), myös esim. Olli Aaltonen et al. Hyödyntää ns. prototyyppiteoriaa: ihmisten kategoriat eivät ole joko/tai; kategorian sisälläkin on parempia ja huonompia edustajia Prototyypit vetää puoleensa aiheuttaen kategorisen havaitsemisen ilmiön

54 Perseptuaalinen magneetti (NLM)... akustisia Synnynnäisiä rajoja (Äidin)kielen kokemus muuttaa prototyypit Käyttämättömät rajat samalla häviävät Kategorioilla sisäistä rakenetta Havaitsemisen jousto vähenee iän myötä

55 Havaitsemisen teorioita kvanttiteoria (K. N. Stevens) Miksi jotkut äänteet ja äännejärjestelmät ovat hyvin suosittuja? akustisia havainto (akustiikka) I II artikulaatio III

56 Kvanttiteoria... akustisia Kvanttialueet (I ja III) eroavat toisistaan havainnossa selvästi, mutta erot kvanttialueen sisällä ovat vähäisiä Kvanttialueisiin perustuva järjestelmä sallii eniten artikulatorista epätarkkuutta Esim. glottiksen asennot, konsonantin kapeikko, vokaalit, konsonantin ääntöpaikka

57 Muita teorioita akustisia Emergenttinen fonologia (B. Lindblom) Perceptual categories form as emergent consequences of accumulated phonetic experience minimaalista energian käyttöä suositaan Exemplar-teoria (esim. K. Johnson; J. Pierrehumbert) vrt. prototyyppiteoria; normalisaatio sosiofonetiikka Perseptuaalinen tulkinta ( mapping ) on verraten yksinkertainen koska foneettinen representaatio on kompleksinen ( rikas )

58 Muita teorioita... akustisia Direct realism (C. Fowler) Artikulatorinen fonologia (C. Browman & L. Goldstein) Task Dynamics (E. Saltzman)