الفورمانت

الموسوعة الحرة
مخطط طيفي لأحرف العلة في اللغة الإنجليزية الأمريكية [i, u , ɑ] يوضح الترددات الرنانة F1 و F2

في علم الكلام وعلم الصوتيات ، يُعرف الفورمانت بأنه ذروة طيفية واسعة ناتجة عن رنين صوتي في الجهاز الصوتي البشري . [ 1 ] [ 2 ] في علم الصوتيات ، يُعرَّف الفورمانت عادةً بأنه قمة واسعة، أو ذروة محلية، في الطيف. [ 3 ] [ 4 ] بالنسبة للأصوات التوافقية، وفقًا لهذا التعريف، يُعتبر تردد الفورمانت أحيانًا هو تردد التوافقي الأكثر تضخيمًا بالرنين. يكمن الفرق بين هذين التعريفين في ما إذا كانت "الفورمانتات" تُشير إلى آليات إنتاج الصوت أم إلى الصوت الناتج نفسه. عمليًا، يختلف تردد الذروة الطيفية اختلافًا طفيفًا عن تردد الرنين المرتبط بها، إلا في حالات نادرة، عندما تتوافق التوافقيات مع تردد الرنين، أو عندما يكون مصدر الصوت غير توافقي في الغالب، كما في الهمس والصوت الأجش .

يمكن القول إن للغرفة خصائص صوتية مميزة لها، وذلك بسبب رنينها، أي طريقة انعكاس الصوت عن جدرانها وأشيائها. وتتعزز هذه الخصائص الصوتية للغرفة من خلال التركيز على ترددات معينة وامتصاص ترددات أخرى، كما استغلها، على سبيل المثال، ألفين لوسير في مقطوعته " أنا جالس في غرفة" . في معالجة الإشارات الصوتية الرقمية ، يمكن تمثيل كيفية تأثير مجموعة من الخصائص الصوتية (مثل الغرفة) على الإشارة بواسطة استجابة نبضية .

في كل من الكلام والغرف، تُعدّ الترددات الرنانة سمات مميزة لرنين المكان. ويُقال إنها تُثار بواسطة مصادر صوتية مثل الصوت البشري، وهي تُشكّل (تُصفّي) أصوات هذه المصادر، لكنها ليست مصادر بحد ذاتها.

تاريخ

من وجهة نظر صوتية، واجه علم الصوتيات مشكلة جوهرية في فكرة أن طول القناة الصوتية الفعال يؤثر على حروف العلة. [ 5 ] فمع تغير طول القناة الصوتية، تتغير جميع الرنانات الصوتية التي تشكلها تجاويف الفم، وكذلك ترددات رنينها. ولذلك، لم يكن واضحًا كيف يمكن أن تعتمد حروف العلة على الترددات عندما يُصدر متحدثون ذوو أطوال مختلفة للقناة الصوتية، مثل مغني الباص ومغني السوبرانو ، أصواتًا تُدرك على أنها تنتمي إلى نفس الفئة الصوتية. كان لا بد من وجود طريقة ما لتوحيد المعلومات الطيفية التي تُحدد هوية حرف العلة. اقترح هيرمان حلاً لهذه المشكلة عام 1894، مُصاغًا مصطلح "الفورمانت". فالحرف الصوتي، وفقًا له، هو ظاهرة صوتية خاصة، تعتمد على الإنتاج المتقطع لخاصية جزئية، أو "فورمانت"، أو "مميزة". وقد يختلف تردد "الفورمانت" قليلاً دون تغيير طبيعة حرف العلة. فعلى سبيل المثال، بالنسبة لحرف "e" الطويل ( ee أو iy )، قد يختلف "الرنين" ذو التردد الأدنى من 350 إلى 440  هرتز حتى لدى الشخص نفسه. [ 6 ]

علم الأصوات

متوسط ​​ترددات حروف العلة لصوت الذكور (  بالهرتز) [ 7 ]
حروف العلة ( IPA )F 1F 2F 2 – F 1
أنا24024002160
y23521001865
هـ39023001910
ø37019001530
ɛ61019001290
œ58517101125
أ8501610760
ن8201530710
أ750940190
ɒ70076060
ʌ6001170570
ɔ500700200
ɤ4601310850
o360640280
ɯ30013901090
u250595345

تُعدّ الترددات الرنانة مكونات ترددية مميزة للإشارة الصوتية الناتجة عن الكلام أو الآلات الموسيقية [ 8 ] أو الغناء . ويمكن تمثيل المعلومات التي يحتاجها الإنسان للتمييز بين أصوات الكلام كميًا بحتًا من خلال تحديد قمم في طيف التردد. وتنتج معظم هذه الترددات الرنانة عن رنين الأنابيب والحجرات ، بينما تنشأ بعض نغمات الصفير من الانهيار الدوري لمناطق الضغط المنخفض الناتجة عن تأثير فنتوري . [ 9 ]

يُطلق على الرنين ذي التردد الأدنى اسم F1 ، والثاني F2 ، والثالث F3 ، وهكذا. يُشار أحيانًا إلى التردد الأساسي أو درجة الصوت بـ F0 ، ولكنه ليس رنينًا. في أغلب الأحيان، يكفي الرنينان الأولان، F1 و F2 ، لتحديد حرف العلة. يمكن فهم العلاقة بين جودة حرف العلة المُدركة وترددي الرنين الأولين من خلال الاستماع إلى "حروف علة اصطناعية" مُولّدة بتمرير سلسلة نقرات (لمحاكاة سلسلة نبضات المزمار) عبر زوج من مرشحات تمرير النطاق (لمحاكاة رنين الجهاز الصوتي). تتميز حروف العلة الأمامية بتردد F2 أعلى ، بينما تتميز حروف العلة المنخفضة بتردد F1 أعلى . يميل تقريب الشفتين إلى خفض F1 و F2 في حروف العلة الخلفية، و F2 و F3 في حروف العلة الأمامية. [ 10 ] يُعد انخفاض F3 أيضًا سمة أساسية لحروف العلة المُلوّنة بحرف الراء . [ 11 ]

عادة ما تحتوي الحروف الساكنة الأنفية على تردد إضافي حوالي 2500  هرتز. عادةً ما يحتوي الحرف السائل [l] على تردد إضافي عند 1500  هرتز، بينما يتميز صوت "r" الإنجليزي ( [ɹ] ) بتردد ثالث منخفض جدًا (أقل بكثير من 2000 هرتز). 

تُغيّر الأصوات الانفجارية (وإلى حد ما الأصوات الاحتكاكية ) موضع الترددات الرنانة في حروف العلة المحيطة بها. تُسبب الأصوات الشفوية (مثل /ب/ و /ب/ في كلمتي "ball" أو "sap") انخفاضًا في الترددات الرنانة؛ في مخططات الطيف الصوتي، تُظهر الأصوات الحنكية ( مثل /ك/ و /إغ/ في الإنجليزية) دائمًا تقريبًا الترددين الرنانين الثاني والثالث (F2 و F3 ) وهما يتقاربان في "انقباض حنكي" قبل نطق الصوت الحنكي، وينفصلان من نفس "الانقباض" عند نطق الصوت الحنكي؛ تُسبب الأصوات السنخية ( مثل /ت/ و /د/ في الإنجليزية ) تغييرات أقل انتظامًا في الترددات الرنانة لحروف العلة المجاورة، ويعتمد ذلك جزئيًا على حرف العلة الموجود تحديدًا. يُشار إلى التسلسل الزمني لهذه التغييرات في ترددات الترددات الرنانة لحروف العلة باسم "انتقالات الترددات الرنانة".

في الكلام الطبيعي، يشبه الاهتزاز الأساسي الناتج عن الأحبال الصوتية موجة سن المنشار ، الغنية بالنغمات التوافقية . إذا كان التردد الأساسي، أو (في أغلب الأحيان) إحدى النغمات التوافقية، أعلى من تردد الرنين للنظام، فإن الرنين سيُثار بشكل ضعيف، وسيُفقد معظم الرنين الذي يُنتجه عادةً. ويتضح هذا جليًا في حالة مغنيات الأوبرا السوبرانو ، اللواتي يُغنين بنبرات عالية جدًا لدرجة يصعب معها تمييز حروف العلة.

يُعد التحكم في الرنين عنصرًا أساسيًا في تقنية الصوت المعروفة باسم الغناء التوافقي ، حيث يغني المؤدي نغمة أساسية منخفضة، ويخلق رنينًا حادًا لاختيار التوافقيات العليا ، مما يعطي انطباعًا بغناء عدة نغمات في وقت واحد.

يمكن استخدام مخططات الطيف الصوتي لتصوير الترددات الرنانة. في هذه المخططات، قد يصعب التمييز بين الترددات الرنانة والتوافقيات الطبيعية أثناء الغناء. مع ذلك، يمكن سماع الترددات الرنانة الطبيعية على شكل حرف علة باستخدام تقنيات لا نغمية مثل صوت الخشخشة .

تقدير الترددات الرنانة

يتم تعريف الترددات الصوتية، سواء تم اعتبارها رنينًا صوتيًا للجهاز الصوتي، أو كقيم قصوى محلية في طيف الكلام، مثل مرشحات تمرير النطاق ، من خلال ترددها وعرضها الطيفي ( عرض النطاق ).

توجد طرق مختلفة للحصول على هذه المعلومات. يمكن تقدير ترددات الفورمانت، في تعريفها الصوتي، من طيف تردد الصوت، باستخدام مخطط طيفي (كما في الشكل) أو محلل طيفي. مع ذلك، لتقدير الرنين الصوتي للجهاز الصوتي (أي تعريف الفورمانت في الكلام) من تسجيل صوتي، يمكن استخدام الترميز التنبؤي الخطي . يتمثل نهج وسيط في استخراج الغلاف الطيفي عن طريق تحييد التردد الأساسي، [ 12 ] ثم البحث عن القيم القصوى المحلية في الغلاف الطيفي.

مخططات الفورمانت

رسم بياني لمتوسط ​​الترددات الرنانة لمتحدث ذكر.

يُعدّ أول ترددين صوتيين مهمين في تحديد جودة حروف العلة، ويُقال غالبًا أنهما يُقابلان بُعدي الفتح والإغلاق (أو الانخفاض والارتفاع) والأمامي والخلفي (اللذين ارتبطا تقليديًا بشكل اللسان وموضعه ) . وبالتالي ، فإن التردد الصوتي الأول F1 يكون أعلى لحرف علة مفتوح أو منخفض مثل [a] ، وأقل لحرف علة مغلق أو مرتفع مثل [i] أو [u] ؛ بينما يكون التردد الصوتي الثاني F2 أعلى لحرف علة أمامي مثل [i] ، وأقل لحرف علة خلفي مثل [u] . [ 13 ] [ 14 ]

تحتوي حروف العلة عادةً على أربعة ترددات صوتية مميزة أو أكثر، وأحيانًا أكثر من ستة. ومع ذلك، فإن الترددين الأولين هما الأهم في تحديد جودة حرف العلة، وغالبًا ما يتم تمثيلهما بيانيًا في مخططات حروف العلة، [ 15 ] على الرغم من أن هذا التبسيط لا يُظهر بعض جوانب جودة حرف العلة مثل التقريب. [ 16 ]

تناول العديد من الباحثين مشكلة إيجاد التوافق الأمثل بين مواقع حروف العلة على مخططات الترددات الرنانة ومواقعها على الشكل الرباعي التقليدي لحروف العلة. استخدم العمل الرائد للاديفوجيد [ 17 ] مقياس ميل، إذ زُعم أن هذا المقياس يتوافق بشكل أدق مع مقياس النبرة السمعية مقارنةً بالمقياس الصوتي للتردد الأساسي المُعبر عنه بالهرتز. ومن البدائل لمقياس ميل مقياس بارك ومقياس معدل ERB [ 18 ] . وتتمثل إحدى الاستراتيجيات الشائعة الأخرى في رسم الفرق بين F1 و F2 بدلاً من F2 على المحور الأفقي .

التشكيل الصوتي للمغني

تشير دراسات طيف الترددات لدى المتحدثين المدربين والمغنين الكلاسيكيين ، وخاصةً المغنين الذكور، إلى وجود تردد رنيني واضح حول 3000  هرتز (بين 2800 و3400  هرتز) غائب في الكلام أو في أطياف المتحدثين أو المغنين غير المدربين. يُعتقد أن هذا التردد مرتبط بواحد أو أكثر من الرنينات العليا للجهاز الصوتي. [ 19 ] [ 20 ] هذه الزيادة في الطاقة عند 3000  هرتز هي التي تُمكّن المغنين من أن يُسمعوا ويُفهموا وسط الأوركسترا . يتطور هذا التردد الرنيني بشكل فعال من خلال التدريب الصوتي ، على سبيل المثال من خلال ما يُسمى بتمارين "صوت الساحرة" [ 21 ] ، وينتج عن جزء من الجهاز الصوتي يعمل كمرنان . [ 22 ] في الموسيقى الكلاسيكية وعلم أصول تدريس الغناء، تُعرف هذه الظاهرة أيضًا باسم "سكويلو" .

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ تيتز، آي آر (1994). مبادئ إنتاج الصوت، برنتيس هول، رقم ISBN 978-0-13-717893-3.
  2. ↑ تيتس، آي آر، باكين، آر جيه بوزمان، كيلوواط، جرانكفيست، إس. هينريش، ن.، هيربست، سي تي، هوارد، دي إم، هانتر، إي جيه، كايلين، د.، كينت، آر دي، لوفكفيست، أ.، مكوي، إس، ميلر، دي جي، نوي، إتش.، شيرير، آر سي، سميث، جي آر، ستوري، بي إتش، Švec، JG، Ternström، S. and Wolfe، J. (2015) "نحو إجماع على التدوين الرمزي للتوافقيات والرنينات والصيغ في النطق." J. الصوت. شركة نفط الجنوب. أمريكا. 137، 3005-3007.
  3. ↑ جينز، جيه إتش (1938) العلم والموسيقى، أعيد طبعه بواسطة دوفر، 1968.
  4. ↑ أمانة المعايير، الجمعية الصوتية الأمريكية، (1994). ANSI S1.1-1994 (R2004) المعيار الوطني الأمريكي للمصطلحات الصوتية، (12.41) الجمعية الصوتية الأمريكية، ميلفيل، نيويورك.
  5. ^ هيرمان ، لوديمار (1894). Phonophotographische Unter suchungen [ الدراسات الصوتية ] (باللغة الألمانية) ( الطبعة الخامسة). 
  6. ↑ ماكيندريك، جي جي (1903). علم الصوتيات التجريبي. في التقرير السنوي لمجلس أمناء مؤسسة سميثسونيان للسنة المنتهية في 30 يونيو 1902 (ص 241-259). مؤسسة سميثسونيان.
  7. ↑ كاتفورد، جون كونيسون (2001). مقدمة عملية في علم الصوتيات ( الطبعة الثانية). أكسفورد: مطبعة جامعة أكسفورد. ص 154. ISBN   0-19-924635-1.
  8. ↑ رويتر، كريستوف (2009): دور مواقع الرنين والتعديلات الدقيقة في مزج وإخفاء الآلات الموسيقية جزئيًا. في: مجلة الجمعية الصوتية الأمريكية (JASA)، المجلد 126، العدد 4، ص 2237
  9. ↑ فلاناغان، جيمس ل. (1972). تحليل الكلام: التركيب والإدراك . doi : 10.1007/978-3-662-01562-9 . ISBN 978-3-662-01564-3.
  10. ↑ توماس، إريك ر. (2011). علم الصوتيات الاجتماعية: مقدمة . بالغراف ماكميلان. ص 145. ISBN  978-0-230-22455-1.
  11. ↑ لاديفوجيد، بيتر ؛ ماديسون، إيان (1996). أصوات لغات العالم . أكسفورد: بلاكويل. ص 313. ISBN  0-631-19815-6.
  12. ↑ كاواهارا، هيديكي؛ ماسودا-كاتسوسي، إيكويو؛ دي شيفينيه، آلان (أبريل 1999). "إعادة هيكلة تمثيلات الكلام باستخدام تنعيم زمني-ترددي متكيف مع درجة الصوت واستخراج التردد الأساسي (F0) القائم على التردد اللحظي: الدور المحتمل للبنية المتكررة في الأصوات". مجلة التواصل الكلامي . 27 ( 3-4 ): 187-207 . doi : 10.1016/S0167-6393(98)00085-5 .
  13. ↑ لاديفوجيد، بيتر (2006) دورة في علم الصوتيات (الطبعة الخامسة) ، بوسطن، ماساتشوستس: تومسون وادزورث، ص 188. ISBN 1-4130-2079-8
  14. ↑ لاديفوجيد، بيتر (2001) حروف العلة والحروف الساكنة: مقدمة في أصوات اللغة ، مالديرن، ماساتشوستس: بلاكويل، ص 40. ISBN 0-631-21412-7
  15. ↑ ديتيردينج، ديفيد (1997) 'الترددات الصوتية للأصوات المتحركة أحادية الصوت في النطق القياسي للغة الإنجليزية البريطانية الجنوبية'، مجلة الرابطة الصوتية الدولية ، 27، ص 47-55.
  16. ↑ هايوارد، كاترينا (2000) علم الصوتيات التجريبي ، هارلو، المملكة المتحدة: بيرسون، ص 149. ISBN 0-582-29137-2
  17. ↑ لاديفوجيد، ب. (1967). ثلاثة مجالات في علم الصوتيات التجريبي . أكسفورد. ص 87. 
  18. ↑ هايوارد، ك. (2000). علم الصوتيات التجريبي . لونغمان. ISBN 0-582-29137-2.
  19. ↑ سوندبيرج، ج. (1974). "التفسير النطقي لـ 'الرنين الغنائي'"، مجلة الجمعية الصوتية الأمريكية ، 55، 838-844.
  20. ↑ بيلي، إيرين فيلسفيك (ديسمبر 2006). "الرنين الصوتي للمتحدث". مجلة الصوت . 20 (4): 555-578 . doi : 10.1016/j.jvoice.2005.07.001 . PMID 16325374 . 
  21. ↑ فريسل، أنتوني (2007). صوت الباريتون . بوسطن: براندن بوكس. ص 84. ISBN  978-0-8283-2181-5.
  22. ↑ سوندبيرغ، يوهان (1987). علم الصوت الغنائي . ديكالب، إلينوي: مطبعة جامعة شمال إلينوي . ISBN 0-87580-542-6.