文：貳沐

編輯：貳沐/子魚(yú)

提出“群體免疫”（herd immunity）的英國(guó)首相鮑里斯·約翰遜（Boris Johnson），上月底新冠確診，這周初病情加重被送進(jìn)ICU，英國(guó)的疫情也確實(shí)越來(lái)越嚴(yán)重。為了給國(guó)民加油打氣，英國(guó)女王不得不再次出山，在溫莎古堡發(fā)表了抗擊肺炎的電視演講。

對(duì)于習(xí)慣了好萊塢大片里美式發(fā)音的人來(lái)說(shuō)，女王的“牛津腔”英式發(fā)音（received pronunciation）會(huì)給人一種耳目一新的感覺(jué)。有人說(shuō)美式發(fā)音自由奔放，英式發(fā)音則保守高貴。知乎上也有關(guān)于這兩種發(fā)音的討論，關(guān)于學(xué)英語(yǔ)的時(shí)候到底選擇哪個(gè)。今天在這里要聊的不是孰優(yōu)孰劣，畢竟貳沐認(rèn)為語(yǔ)言只是人與人溝通交流的工具，只要實(shí)現(xiàn)交流的目的，哪種口音都可以。

今天的主題是我們是怎樣發(fā)出聲音（說(shuō)話(huà)）的，有人會(huì)說(shuō)，這個(gè)問(wèn)題簡(jiǎn)單啊，我們是用嘴說(shuō)話(huà)的啊。答案沒(méi)有錯(cuò)，但完整的發(fā)聲機(jī)理過(guò)程是什么樣的呢？

#----理工生的腦路就是清奇，你要弄清楚說(shuō)話(huà)機(jī)理做什么？

#----額。。。我也不知道，為了世界和平？

聲腔結(jié)構(gòu)圖

上面的圖片給出了我們說(shuō)話(huà)時(shí)要用到的組織結(jié)構(gòu)。最上方是鼻腔（nasal cavity），右邊嘴唇（lips）往里是舌頭（tongue），再往里口腔和鼻腔交接的地方是軟腭（velum），繼續(xù)往下則抵達(dá)咽部（pharynx）,咽部的右側(cè)則是會(huì)厭（epiglottis）；咽部往下則會(huì)到喉部，左邊為食管（oesophagus），右邊為氣管（trachea）；氣管的最上方則是聲帶（vocal folds），聲帶的右邊是甲狀軟骨（thyroid cartilage），對(duì)于男性就是喉結(jié)（Adam's apple）。

1960年，Fant教授提出了著名的“源-濾波器”（Source-Filter model）模型用來(lái)描述我們的說(shuō)話(huà)發(fā)聲的過(guò)程。

源-濾波器模型示意圖

源(source)指的是聲帶(vocal fold)，濾波器指的是軟腭、舌頭、鼻腔、口腔等組成的聲道（vocal ?tract）。

聲帶發(fā)出一定頻譜的聲音，之后經(jīng)過(guò)聲道，聲道起到濾波器的作用，對(duì)頻譜進(jìn)行修正，最后到達(dá)嘴部輻射出去。聲帶不同的狀態(tài)，可以發(fā)出不同的原始的聲音，舌頭的不同位置、嘴部張開(kāi)的大小和軟腭的開(kāi)合等也會(huì)改變聲道所起的濾波器的特性，從而讓我們發(fā)出各種不同的聲音。

源

聲帶發(fā)出的原始聲根據(jù)其振動(dòng)與否可分為兩種：

當(dāng)我們正常說(shuō)話(huà)時(shí)（voiced speech），聲帶會(huì)振動(dòng)起來(lái)，產(chǎn)生的聲音的頻譜更加離散（窄帶聲音）。

【聲帶振動(dòng)與否可以通過(guò)將手指放在喉部來(lái)感受】

不同說(shuō)話(huà)方式時(shí)的頻譜

當(dāng)我們輕聲說(shuō)話(huà)時(shí)(whispering)，聲帶并不會(huì)振動(dòng)，聲音則是肺部的空氣通過(guò)聲帶時(shí)引起的湍流產(chǎn)生的，此時(shí)的聲音的頻譜會(huì)更加豐富（寬帶聲音，音調(diào)弱化）。這也是為什么我們?cè)谶@種狀態(tài)下，不能唱歌的原因，因?yàn)槌栊枰円粽{(diào)。

上面兩種聲音對(duì)應(yīng)的其實(shí)就是濁音和清音。

濾波器

相同的源，不同的聲道特征也會(huì)發(fā)出不一樣的聲音。五個(gè)重要的元音（vowels）a i u e o， 就是通過(guò)改變嘴張開(kāi)的大小和舌頭的位置（前、中、后）來(lái)發(fā)出的。元音的一個(gè)重要特征是，發(fā)音時(shí)的發(fā)聲器官的位置都是不動(dòng)的，所以其對(duì)應(yīng)的頻譜特征也是保持不變的。

和元音相對(duì)的是輔音（consonants），所以應(yīng)該怎么來(lái)判定輔音呢？或是輔音的特征是什么呢？輔音在發(fā)音時(shí)發(fā)聲器官的位置是會(huì)動(dòng)的（閉合或打開(kāi)），其對(duì)應(yīng)的頻譜特征也是隨時(shí)間變化的。例如發(fā)四個(gè)爆破輔音 p b t d時(shí)，都需要嘴突然的打開(kāi)。

在說(shuō)話(huà)的時(shí)候，元音往往不是很重要，很多時(shí)候他們不會(huì)影響信息的傳達(dá)，這也是為什么很多單詞里出現(xiàn)元音弱讀(schwa 音)。但在唱歌的時(shí)候，元音就很重要，因?yàn)樵艨梢援a(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的音調(diào)，這對(duì)唱歌來(lái)說(shuō)很重要，沒(méi)有控制好，也就容易跑掉。。。

七字真言，YCY鑒定神器

總結(jié)一下，“源”的不同狀態(tài)可以幫我們區(qū)分清、濁音，“濾波器”的狀態(tài)決定了如何發(fā)元、輔音。排列組合一下好像英語(yǔ)里所有的音都在里面了。了解了這些音是如何發(fā)出來(lái)的，是不是會(huì)有利于我們調(diào)整自己的發(fā)音呢，讓自己的發(fā)音更正宗呢？實(shí)際上，通過(guò)觀察native speaker說(shuō)話(huà)時(shí)的口型和舌頭位置來(lái)提高自己發(fā)音的方法也被眾多英語(yǔ)達(dá)人所推薦。

#----上面是誰(shuí)說(shuō)發(fā)音不重要的？

#----額。。。看來(lái)要打臉?

再次強(qiáng)調(diào)，口音真的不是特別重要，上面的方法只是“理工生了解所以然系列”所附帶的一個(gè)小方法，或是發(fā)音準(zhǔn)確一點(diǎn)更加有利于與別人溝通，從而達(dá)到語(yǔ)言最原始的目的。

#----終于圓回了一丟丟

還有就是可以多一個(gè)角度看看不同口音英語(yǔ)發(fā)音的區(qū)別，下面則是美式英語(yǔ)（上）和澳洲英語(yǔ)（下）中五個(gè)元音對(duì)應(yīng)的舌頭的位置（橫坐標(biāo)）和嘴巴張開(kāi)的大小（縱坐標(biāo)）。

美式英語(yǔ)

澳洲英語(yǔ)

意式英語(yǔ)??

來(lái)源：https://www.youtube.com/watch?v=HDZs0S7qd64

上面都是以英語(yǔ)為例的，其實(shí)其他的語(yǔ)言也是一樣的，把漢字字母表、日語(yǔ)五十音圖里的音對(duì)應(yīng)的發(fā)音位置都弄清楚了，估計(jì)普通話(huà)和標(biāo)準(zhǔn)日語(yǔ)也會(huì)說(shuō)的比較標(biāo)準(zhǔn)了。

了解上面的發(fā)聲機(jī)理，也有助于我們理解常說(shuō)的“日語(yǔ)發(fā)音靠前、英語(yǔ)發(fā)音靠后、漢語(yǔ)則介于兩者之間”這句話(huà)。

貳沐還是想強(qiáng)調(diào)一下，語(yǔ)言只是用來(lái)交流的工具，在不影響交流的前提下，口音反而賦予了其除作為交流工具外更重要的意義。

從東北“你cou sa”的霸氣? ? ? ?

到吳語(yǔ)“好弗拉”的軟萌? ? ? ??

以及四川“nong guo cui zi”的椒鹽

和湖南“去看yinfabuluo”的塑料浪漫? ?

香港“我是渣渣輝”的喜感 等等

我們不只是在跟他們交換信息，還了解到了他們可愛(ài)的性格甚至背后的歷史文化。

對(duì)于源-濾波器模型，2016年Wolfe教授利用3-D打印技術(shù)做了一個(gè)演示性的實(shí)驗(yàn)。他制作了兩個(gè)人工頭，分別演示人在說(shuō)'had'和'heard'兩個(gè)字里的元音的發(fā)聲情況。

發(fā)聲演示實(shí)驗(yàn)示意圖

第一行給出了源的時(shí)域和頻域特征圖，兩個(gè)人工頭使用的源相同。

第二行上方給出的是發(fā)出兩個(gè)不同元音時(shí)對(duì)應(yīng)聲道半徑沿聲道的變化圖。下方則給出的是描述聲道“濾波”特征的阻抗圖。從阻抗圖中可以看出，'had'人工頭有四個(gè)共振峰（formants R1~R4），而'heard'有五個(gè)（R1~R5）。

最后一行給出的是最后從嘴部發(fā)出聲音的頻譜和時(shí)域圖。可以很清楚的看到，發(fā)出聲音頻譜中的峰值頻率同聲道阻抗圖中的共振峰很吻合。聲道的不同特征很大程度上決定了實(shí)驗(yàn)中最終的聲音的主要特征。

實(shí)際上最終發(fā)出的聲音，除了同“源”和“濾波器”的特征相關(guān)外，還與口和鼻的聲輻射效率以及“源”和“濾波器”的耦合作用相關(guān)，詳細(xì)內(nèi)容不再繼續(xù)介紹，因?yàn)樯厦娲蟠蠛?jiǎn)化的模型能夠很好的解釋大多數(shù)的發(fā)聲機(jī)理和現(xiàn)象。

其中一個(gè)現(xiàn)象就是為什么我們吸入氦氣后，我們說(shuō)話(huà)的聲音會(huì)變得很高，像唐老鴨呱呱叫，吸入六氟化硫后聲音又會(huì)便變成滅霸，很低沉。

#相信很多人都玩過(guò)第一個(gè)，這個(gè)也是很多科普活動(dòng)中的常設(shè)項(xiàng)目。遇到氦氣球也可以隨時(shí)玩起，但要注意安全。

吸入氦氣和六氟化硫說(shuō)話(huà)

來(lái)源：https://www.youtube.com/watch?v=JjJOS0BpgnM

有人會(huì)說(shuō)這個(gè)是因?yàn)楹獾拿芏缺瓤諝庑《虻拿芏缺瓤諝獯髮?dǎo)致的。但這還不是根本原因，根本原因是不同的氣體改變了聲道阻抗圖中共振峰的位置（頻率R1~R5etc）。氦氣的密度比空氣小，則聲音在氦氣中的傳播速度要比在空氣中快，共振峰的頻率同聲速成正比，則共振峰也會(huì)整體向高頻移動(dòng)，最后說(shuō)出話(huà)的音調(diào)也就會(huì)變高。

左: 空氣? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?右：氦氣

相似的，六氟化硫會(huì)讓聲道的共振峰也會(huì)整體向低頻移動(dòng)，最后說(shuō)出話(huà)的音調(diào)也就會(huì)變低。

封面來(lái)源：

https://theprayer.diemutstrebe.com/

參考：

1 https://newt.phys.unsw.edu.au/jw/voice.html

2 An experimentally measured Source-Filter model: glottal flow, vocal tract gain and radiated sound from a physical model," Wolfe, J., Chu, D., Chen, J.-M. and Smith J. (2016)?Acoust. Australia,?44, 187–191.

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總結(jié)

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