聲調格局與元音格局的研究綜述

梁 磊

(南開大學,天津,300071)

語音格局一般分為元音格局、輔音格局、語調格局等。漢語等聲調語言還會有聲調格局。漢語的語音格局研究以聲調格局的分析為開端。以T值計算為代表的聲調格局研究已經廣泛被學界采用。最近幾年,我們又相繼提出了二維、三維元音格局的研究范式并有所應用,取得了一定的成果。

1. 聲調格局

1.1 聲調T值的計算及聲調格局圖

聲調格局指由一種語言(或方言)中全部單字調所構成的格局,而廣義的聲調格局則應該包括兩字組及多字組連讀的聲調表現,相對于單字調的靜態研究,那就成為聲調的動態分析。單字調的聲調格局是靜態的分析,是聲調研究的基礎形式,是考察各種聲調變化的起始點。

利用語音實驗取得某位操一種語言(或方言)的發音人的全部單字調的測量數據,例如每個聲調取9個測量點。分別對各測量點上的數據分組計算,每個測量點得出一個平均值,然后采用T值公式進行數據的歸一化和相對化分析(石鋒1986)。公式如下:T=[(lg x-lg min)/(lg max-lg min)]×5。其中max為該發音人各點平均值中的最大值,即調域上限;min為最小值,既調域下限;x表示表示任一測量點的平均值。取常用對數的目的是使音高的赫茲單位接近人耳的聽覺特性。乘以5是為了使實驗數據跟傳統的五度值記調法相對應。實際上T值公式把不同發音人各自不同的調域進行了歸一處理,得出的是某個測量點在該發音人整個調域中的相對位置,這就實現了音高數據的相對化。計算中也可以采用簡化的公式(石鋒、廖榮蓉1994:114):T=[(x-min)/(max-min)]×5。

圖1 北京話單字音聲調格局

在一個平面坐標圖中把各個聲調的T值數據依次標示為坐標點,再用平滑曲線分別把同一聲調的各點聯接起來,就成為這種語言或方言的聲調格局圖。圖1是北京話的聲調格局圖。采用T值的計算方法得出聲調格局圖形,可以直觀地表現聲調的系統特征和相對關系,增強不同地點和不同發音人相互之間的可比性。

1.2 聲調格局數據的統計分析

在對于大樣本聲調實驗數據進行統計分析中,需要在原有T值公式的基礎上做適當調整。適合大樣本聲調統計的T值公式如下:T={[lg x-lg(min-SDmin)]/[lg(max+SDmax)-lg(min-SDmin)]}×5。跟原有T值公式相比,新的T值公式把最小值(min)改為(min-SDmin),即各測量點平均值中的最小值減去該點全部數據的標準差;最大值(max)改為(max+SDmax),即各測量點平均值中的最大值加上該點全部數據的標準差。經過調整的T值公式消除了大樣本統計分析中最大值(max)和最小值(min)受到的抑制作用。原有的T值公式適合于單個發音人的小樣本數據處理,調整的T值公式適合于多個發音人的大樣本數據統計。

標準差根據一組數據中每個值跟平均值的差異量得出這組數據分布的離散程度,是數據統計特性的重要表現之一。在聲調統計分析中,可以基于各測量點T值數據的標準差來考察每個聲調的主體分布。圖2為52位北京發音人的聲調主體分布圖。其中,位于中間的曲線由9個點的平均值確定,這就是帶狀包絡的中線或主線;上方和下方的曲線分別由平均值加減標準差而得到。每個聲調的不同部位的數據分布各不相同。數據集中的部位發音比較穩定。依據數據集中的程度可以區分出每一聲調的穩態段和動態段,進而可以考察聲調的共時變化和歷時變化的特點和規律。如果把標準差作為聲調穩態段的指標,則可以把標準差較小的部分看作穩態的分布,反之則是不穩定的分布。由此得出穩態段是:陰平的起點和終點;陽平的終點;上聲的折點和去聲的起點。動態段是:陽平的起點、上聲的起點和終點、去聲的終點(王萍、石鋒2009)。

圖2 北京話四個聲調的主體分布總圖

1.3 聲調統計中的偏分布

人們通常假設一般樣本的數據都是正態分布。因此通常是在平均值上下各加減一個標準差的距離作為數據分布的主體范圍。理想正態分布的中位數跟平均數是重合的,如圖3上;實際上二者卻常常是分開的,這就是數據的實際分布跟理想的正態分布有不同程度的偏離現象,如圖3下。如何描述和分析數據分布的偏離程度和偏離方向,在語言研究中十分重要。

圖3 正態分布、偏分布曲線

為了對這種數據偏離現象進行量化描述,可以采用以下一種簡單的計算方法。

設:N1為小于平均值的數據個數;N2為大于平均值的數據個數;D1為N1跟平均值之間的平均距離;D2為N2跟平均值之間的平均距離。M為樣本數據總數。得到:

N1×D1=N2×D2

N1∶N2=D2∶D1

(N1/M)∶(N2/M)=D2∶D1

即N1與D1成反比關系,N2與D2成反比關系。

把(N1/M)作為計算大于平均值的數據分布的偏離參數,把(N2/M)作為小于平均值的數據分布的偏離參數。就有N1/M+N2/M=1或∴N2/M=1-N1/M。偏離參數(N1/M)為0.5表明數據是平均分布;(N1/M)大于0.5表明數據分布偏向平均值下方;(N1/M)小于0.5表明數據偏向平均值上方。

再設:SD為標準差。就有(N1/M)×2SD,得到的是數值大于平均值的數據在主體分布中的距離位置;還有(N2/M)×2SD,得到的是數值小于平均值的數據在主體分布中的距離位置。

另外,如果把0.5定位為零點,那么大于0.5就是正值,小于0.5就是負值,變化偏離的方向看起來就會一目了然。

圖4 北京話四個聲調的偏分布總圖

圖4是通過計算聲調的每個點的偏離參數(N1/M)而得到的北京話四個聲調的偏分布總圖。結果表明:聲調數據的偏離表現突出和強化了各自的區別性特征。相對于動態段而言,穩態段中數據的偏離方向更清晰、偏離程度更顯著。如陽平調穩態段調尾的數據多向平均值上方偏離,突出“高”、“升”特征;上聲調的2/3數據向平均值下方偏離,突出“低”特征,其中穩態段折點處偏離程度最大;去聲的調頭和調干各點數據多朝向平均值上方偏離,突出開頭的“高”特征,其中穩態段調頭的偏離程度最顯著(王萍、石鋒2009)。

1.4 聲調格局的應用

1.4.1 語言變異及演化研究

石鋒和王萍(2006a;2006b)依據52位北京發音人的較大樣本,按性別、年齡、家庭語言環境進行聲調數據的分組統計,發現男女發音的聲調曲線具有系統性差異。老北京人各聲調的分布依照年齡段呈現出有規律的分布,顯示出北京話聲調正在發生細微的變化(見圖5)。

圖5 北京話四聲的性別比較

從圖5中,我們可以看到女性和男性的聲調曲線的整體位置很接近,并且呈現有規律的分布,即女性的聲調曲線基本都位于男性的上方。

石鋒、王萍(2004)通過200位天津發音人的大樣本統計分析,得到天津話連讀變調的新派跟老派發音之間有系統性的差異。按年齡段分別對語體差異和使用頻度分組統計考察,發現了變化方向和變化速率的量化對應關系。

1.4.2 語言接觸研究

貝先明(2008)采用聲調格局的方法分析湘語和贛語之間的方言接觸,發現混合型方言的語音格局的構建、發展和演變是語言內部因素和外部因素共同作用的結果(見圖6)。

在兩種方言不同語音接觸中的演化表現出三種模式:過渡、越位、反彈。其中過渡模式出現最多,反彈模式出現最少。

方言接觸中,混合方言與目的方言有可能產生同調調值相似,也有可能產生異調調值相似。這兩種調值相似都體現了方言接觸中語音趨同的規律,是方言接觸在聲調調值上的重要表現。從上圖來看,撇開調類的對應,混合方言瀏陽話的5個聲調,有3個聲調(陰平、陽平、入聲)的調值和目的方言長沙話的調值一樣,有2個聲調(上聲、去聲)的調值和長沙話的調值相近。

圖6 方言接觸聲調格局圖

1.4.3 二語習得研究

梁磊和張薇(2010)考察了蒙古學生所發的四個普通話聲調,發現除了去聲以外,其他三聲都存在著一定的發音偏誤(見圖7):

圖7 蒙古學生普通話四聲格局圖

2.1 元音V值的計算

元音格局是元音系統性的表現,包括的內容可以有元音的定位特征、內部變體的表現、整體的分布關系等等。元音格局重在主要元音的表現。主要元音在音節中可以有各種組合:出現在單韻母中的元音是一級元音,又稱為基礎元音;能夠帶韻頭的元音是二級元音;能夠帶韻尾的元音是三級元音;既能夠帶韻頭又能帶韻尾的元音是四級元音(石鋒2008)。

聲學元音圖的縱軸坐標為線性標度的元音第一共振峰(F1)數據,橫軸坐標為對數標度的元音第二共振峰(F2)數據,坐標的零點設在右上角。每個單元音的發音數據在圖上都可以標示為一個點。聲學元音圖跟發音舌位圖在相對位置上大致對應,又稱為聲位圖。利用聲位圖分析元音的格局是很方便的。首先,舌位高低跟F1密切相關:舌位高,F1就小;舌位低,F1就大。其次,舌位前后跟F2密切相關:舌位靠前,F2就大,舌位靠后,F2就小。另外,F2和嘴唇的圓展也有關系,圓唇作用可以使F2降低一些。我們從中可以直觀地考察同一元音音位內部變體的表現,以及不同元音之間分布的相對關系等等(見圖8)。

圖8 北京話基礎元音聲位圖

圖9 北京話基礎元音格局圖

以元音聲位圖為基礎,利用V值公式進行計算,可以得到相對化的元音格局圖(見圖9)。為了接近實際的聽感距離,依次將全部共振峰頻率值轉換為對數性的巴克值(Bark)。元音V值的計算公式如下(時秀娟2007):

其中,V1為某元音第一共振峰的相對值,V2為這個元音第二共振峰的相對值。B1max表示各元音第一共振峰中最大的巴克值,B1min為各元音第一共振峰中最小的巴克值,B1x表示某元音的第一共振峰巴克值;B2的情況據此類推。在V值計算中,一般首先要把頻率值做對數性轉換,包括常用對數、半音、美標度、巴克等,選擇其中任何一種進行換算都可以。關鍵是歸一化、相對化的計算過程。

元音格局V值與聲調格局T值的出發點是一致的。V值計算的意義是實現元音分析的歸一化、相對化。將每一個元音放在該語言(或方言)的全部元音空間中來考察,得到各元音在元音空間中的相對表現。從而淡化不同發音人的個性差異,突顯同一語言元音系統的共性特征。

2.2 元音三維分析圖

對于元音聲學特性的描寫,可以采用三維的方法:分別將F1、F2、F3-F2作為三維空間的三個維度,即x軸、y軸、z軸。上文已經講到F1、F2跟元音發音的對應關系。圓唇和卷舌兩種發音都同樣會使第三共振峰(F3)降低,但圓唇作用使F2降低,卷舌作用使F2升高,從而跟F3彼此接近。所以F3-F2這個參量能夠較好地區分圓唇和卷舌這兩種發音特征,從而增大元音間的區分度(見圖10)。

圖10 北京話基礎元音三維平面聲位圖

各種元音在三維空間中不同平面(F1/F2、F1/F3-F2)的相對關系存在著補償性。主要表現為三種類型:第一、F1/F2平面上相互距離較小的元音,在F1/F3-F2平面上的距離顯著增大;第二、F1/F2平面上彼此距離較大的元音,在F1/F3-F2平面上的距離反而會減小;第三、還有的元音在F1/F2和F1/F3-F2兩個平面中與其它元音之間的距離都是比較適中,都能形成較好的區別性(王萍、貝先明、石鋒2009)。

相對于單純的二維聲學空間,三維聲學空間在表現各元音的分布距離及相對關系上能夠更有效、更全面地對不同元音進行定位,從而更真實地反映語音的實際表現。

2.3 元音格局數據的統計分析

跟聲調的統計分析一樣,在對于大樣本元音實驗數據進行統計分析中,需要在原有V值公式的基礎上做適當調整。以第一共振峰(F1)為例,先分別統計所有元音的對數性Bark值中的最大值(B1max)和最小值(B1min),以及這兩個Bark值所對應的元音的標準差(SD1max、SD1min)。分別用B1max+SD1max代替B1max;用B1min—SD1min代替B1min。第二共振峰(F2)也同樣處理。然后,就可以分別計算每個元音F1和F2的平均值、標準差,得到Bark標度的值;最后,使用調整的V值公式進行歸一化,將以上各個Bark標度的值轉換為V值標度,畫出相對的元音主體分布圖(孫雪、石鋒2009)。

總括以上說明,適合大樣本元音統計的V值公式如下:

經過調整的V值公式消除了大樣本統計分析中位于頂點的元音分布區域受到的抑制作用,更符合實際發音事實。原有的V值公式適合于單個發音人的小樣本數據處理,調整的V值公式適合于多個發音人的大樣本數據統計。

采用以上方法分析26種自然語言中的基本元音(見圖11),可以看到/i/元音分布區域最小,集中程度最好,是元音發音的基點。/a/、/u/元音分布區域增大。/a/的差異主要體現在高低上;/u/在前后維上游移較大。

圖11 自然語言基本元音聲學分布圖

2.4 元音統計中的偏分布

以V值公式為基礎,同時按照上文所述的偏分布算法,我們對52位北京話發音人的基礎元音的頂點元音進行了偏分布統計分析。北京話元音/i/的數據偏分布在平均值的前半部分;元音/a/的偏分布位于后上方;元音/y/、/u/的偏分布都位于前上方(見圖12)。

圖12 北京話基礎元音中頂點元音的偏分布格局圖

偏分布分析可以使我們看到不同元音數據的偏離方向、偏離位置和偏離程度。這些定量的表現提供了聯系元音共時表現和歷時變化的紐帶。/a/、/i/、/u/這三個頂點元音的數據偏分布的位置與它們各自的歷時變化方向相一致,又可以預示未來的“音變方向”。/a/的高化符合“低元音高化”的通則,/u/的前化符合“后元音前化”的通則(Labov 1994:116)。/i/的前化符合發音省力的原則,同時從北京話的元音格局來看,/i/的前化有利于跟/y/的區別,保持相互之間的音位距離(王萍、石鋒2008)。

2.5 元音調格局的應用

2.5.1 兒童語言習得研究

兒童掌握語音的先后順序與語音的普遍性密切相關,對于兒童語音發展的順序的研究,也會對語音共性的研究有重要意義。溫寶瑩(2008)將語音格局應用到兒童語言習得研究中,考察40名漢語兒童的普通話元音正確率和發音表現。結果顯示兒童元音發音的錯誤并不是某一個人偶然發生的錯誤,而是大多數兒童對于某個元音在某一階段的系統性的發音傾向。兒童元音的發展也具有系統性,兒童習得元音的過程就是建立系統的過程。每個元音的出現并不是孤立的現象,都是最大限度地去建立和維持音位間的對立。舌位高低先于舌位前后,也就是開口度的區別最先掌握。元音的高低是第一維度的區分;元音的前后是元音系統的第二維度;圓唇度是元音系統的第三維度;舌尖發音和舌面發音的區分,是元音系統的另一個維度。普通話兒童漢語七個基礎元音的習得順序如下:/a/>/i/>//>/u/>//>//>/y/(>表示早于)。

總之,不同的元音依據發音難易程度排定習得次序。這個次序又恰好反映出每個元音在系統中的位次。同時,這種習得次序也顯示出各個元音音位的標記性不同,習得越晚,標記性越強(石鋒、溫寶瑩2007)。

2.5.2 語言共性及類型研究

比較不同語言或方言的語音格局,可以考察語言的共性特征和類型區分,具有語言類型學的意義。時秀娟(2007)用實驗分析的方法研究漢語方言40個點的元音格局,得出漢語方言元音格局的類型特點:優先采用無標記元音/a/、/i/、/u/;一般有6至9個基礎元音;前重型多于后重型和同重型;央元音不多于一個。

孫雪(2009)考察人類26種自然語言中的元音格局,比較它們在分布范圍、相對位置、系統關系等方面的特點,可以發現元音/i/的分布最集中、語際差異和人際差異均最小,是人類元音發音中的基點。從基點出發,在高低維度上延伸,確定/a/;在前后維度上延伸,確定/u/。其他元音位置都隨這三個元音而定。語言的普遍性不僅存在于句法和語用等方面,在語音層面也明顯存在。

3. 結語

經過二十余年的不懈努力,從聲調格局,到輔音格局(冉啟斌2011)、元音格局、語調格局(王萍、石峰2011),我們始終面向“語言學的語音學”(linguistic phonetics,LP)這一研究對象,秉承實驗音系學的研究范式,致力于歸一化、相對化基礎上的語音系統性探索。利用T值、V值的計算,分別把聲調與元音的語音學研究、音系學研究,傳統定性研究、科學的定量研究很好地結合起來,并在語言演變、語言接觸及語言習得等研究領域得到了初步的應用成果。

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