趙擎華 楊俊杰

(1山西大學(xué)語(yǔ)言科學(xué)研究所 太原 030006)

(2山西警察學(xué)院 太原 030021)

0 引言

20世紀(jì)30年代至今，司法話者識(shí)別技術(shù)已經(jīng)歷了近90年的發(fā)展歷程。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外司法話者識(shí)別方法主要有聲學(xué)語(yǔ)音學(xué)識(shí)別、全自動(dòng)話者識(shí)別及半自動(dòng)話者識(shí)別3種[1]。其中，依靠“聽(tīng)覺(jué)－聲學(xué)－語(yǔ)音識(shí)別”由專家進(jìn)行綜合判別的聲學(xué)語(yǔ)音學(xué)識(shí)別方法，因其結(jié)論準(zhǔn)確性及可解釋性為各國(guó)法庭普遍采信，成為國(guó)內(nèi)外司法話者識(shí)別專家普遍采用的方法。全自動(dòng)話者識(shí)別具有快速高效的特點(diǎn)，但識(shí)別準(zhǔn)確率隨著樣本庫(kù)容、語(yǔ)種、信道等的異同而穩(wěn)定性較差，故主要應(yīng)用在門禁系統(tǒng)、犯罪預(yù)防、軍事等領(lǐng)域；在打擊犯罪領(lǐng)域主要是利用其快速特點(diǎn)進(jìn)行嫌疑對(duì)象的篩查與串并案件。而基于人工與自動(dòng)識(shí)別相結(jié)合的半自動(dòng)話者識(shí)別技術(shù)，正處于研究階段，尚未有成熟可信的系統(tǒng)可供使用。在聲學(xué)語(yǔ)音學(xué)的司法話者識(shí)別方法中，共振峰頻率是最為常見(jiàn)的聲學(xué)測(cè)量參數(shù)之一[2]，對(duì)其應(yīng)用主要體現(xiàn)在共振峰的動(dòng)態(tài)模式與靜態(tài)模式上，因其是話者發(fā)音器官言語(yǔ)中運(yùn)動(dòng)習(xí)慣動(dòng)力定型的聲學(xué)表現(xiàn)，能夠充分體現(xiàn)個(gè)體間發(fā)音習(xí)慣的異同。而基于第一、第二共振峰構(gòu)建的元音聲學(xué)空間(F1-F2sapce)度量模型是對(duì)共振峰模式最直觀體現(xiàn)的方式之一[3]。而今，這一度量模型還被廣泛應(yīng)用于檢測(cè)耳蝸植入物的語(yǔ)音感知[4]、語(yǔ)言疾病評(píng)估[5?6]、構(gòu)音障礙矯治[7]、語(yǔ)音清晰度評(píng)估[8]、語(yǔ)音識(shí)別[9]、跨語(yǔ)言比較[10]、漢語(yǔ)方言學(xué)研究[11]等多項(xiàng)研究中。

盡管元音聲學(xué)空間度量模型已有較為廣泛的研究應(yīng)用，但鼻化元音共振峰的階次問(wèn)題一直是個(gè)繞不開(kāi)的挑戰(zhàn)。鼻音和鼻化音在言語(yǔ)中不可或缺，是聲道口腔部分與鼻腔、副鼻腔(又稱副鼻竇)耦合的結(jié)果。鼻腔和副鼻腔的解剖結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜。Dang等[12?13]利用核磁共振成像(Magnetic resonance imaging,MRI)研究了鼻腔、副鼻腔的形態(tài)與之對(duì)應(yīng)的聲學(xué)關(guān)系，發(fā)現(xiàn)二者形態(tài)的個(gè)體差異大，左右不對(duì)稱明顯。這種形態(tài)上的復(fù)雜性在聲學(xué)實(shí)驗(yàn)中會(huì)產(chǎn)生極其復(fù)雜的頻率響應(yīng)，導(dǎo)致元音鼻化后在口音共振峰附近引入額外鼻音共振峰的數(shù)目和位置并不固定，具有明顯的個(gè)體變異和人間差異。從語(yǔ)音學(xué)角度，Ladefoged[14]證實(shí)在第一共振峰F1與第二共振峰F2之間存在一個(gè)鼻音共振峰Fn。Fujimura等[15]通過(guò)對(duì)聲道的掃描測(cè)量，認(rèn)為通常在F1以下和第三共振峰F3區(qū)域引入了零極點(diǎn)對(duì)；Hawkins等[16]指出除了F1附近存在一個(gè)以上的共振峰外，自然語(yǔ)音中的鼻音化還可以在較高頻率頻譜中引入其他共振峰，而且這些共振峰變化在不同個(gè)體和元音中并不一致；方強(qiáng)等[17]驗(yàn)證了元音鼻化后會(huì)在250 Hz附近出現(xiàn)弱的鼻音共振峰，1000 Hz和2000 Hz之間會(huì)出現(xiàn)幾個(gè)能量較弱的譜峰，不同元音鼻化后所表現(xiàn)的聲學(xué)特征也各不相同。此外，在研究分析個(gè)體鼻化元音聲學(xué)特征時(shí)，往往是基于已知元音發(fā)生鼻化，且有與之對(duì)應(yīng)的口元音為參照的前提。然實(shí)踐中，某些個(gè)體因生理或方言發(fā)音習(xí)慣等因素的影響，會(huì)把口元音發(fā)成鼻化元音，進(jìn)而難以找到口元音做參照，使得共振峰的分析工作更加困難。即便常見(jiàn)單元音的前3個(gè)共振峰有數(shù)據(jù)可參考[18]，但要區(qū)分某個(gè)具體元音中的某個(gè)共振峰是口音峰還是鼻音峰卻也非常不易。因此，在司法話者識(shí)別領(lǐng)域，李敬陽(yáng)等[19]提出，不論哪種強(qiáng)峰都是個(gè)人語(yǔ)音音色特性的體現(xiàn)，檢案中，可以按說(shuō)話人語(yǔ)音出現(xiàn)的強(qiáng)峰，依次標(biāo)稱為第一、第二、第三強(qiáng)峰或者直接沿用語(yǔ)音學(xué)“共振峰”的稱謂，省去口、鼻音共振峰判定的繁復(fù)過(guò)程。然而，口音共振峰數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性是通過(guò)F1、F2構(gòu)建元音聲學(xué)空間模型來(lái)識(shí)別說(shuō)話人的首要要求，如不明確區(qū)分口音、鼻音共振峰，構(gòu)建元音聲學(xué)空間的準(zhǔn)確性便無(wú)從談起。更何況由于個(gè)體間鼻腔與副鼻腔的人間差異顯著，其聲學(xué)特性具有明顯的人間差異[20]，如不能進(jìn)行細(xì)致的區(qū)分，則無(wú)法充分發(fā)掘鼻音峰的區(qū)別價(jià)值。

為此，本文探究了一種通過(guò)編輯元音共振峰的能量，結(jié)合專家聽(tīng)辨，觀察編輯前后元音音質(zhì)的改變情況，來(lái)區(qū)分口音、鼻音共振峰的方法，以期對(duì)司法話者識(shí)別中構(gòu)建元音聲學(xué)空間模型能有所幫助。

1 理論依據(jù)

早在1948年，Joos[21]就提出了F1、F2與舌位的高低和前后的直接關(guān)聯(lián)。1951年，Delattre[22]對(duì)舌位和共振峰進(jìn)行了詳細(xì)比較，得出結(jié)論：F1反映發(fā)音人舌位的高低(或嘴巴的開(kāi)合度)，F(xiàn)2反映舌位的前后或嘴唇的圓展，F(xiàn)3主要反映舌尖的上翹(卷舌)。鮑懷翹等[18]分別用不同的方法討論了舌位和聲道形狀與共振峰頻率之間的關(guān)系，得到了一致的結(jié)果“舌位高低主要與F1相關(guān)；舌位前后可用F2的值來(lái)推算”。

根據(jù)F1、F2與調(diào)音器官動(dòng)作特性(舌位)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，有理由推測(cè)如果語(yǔ)音的F1或F2被剪切掉，則元音音色發(fā)生改變，相應(yīng)的舌位特征在聽(tīng)感上也必然會(huì)被改變。反之，如果對(duì)某個(gè)共振峰進(jìn)行了剪切，元音音色有所改變，而該元音舌位特征在聽(tīng)感上并沒(méi)有發(fā)生變化，則剪切掉的一定不是F1或F2。對(duì)于鼻化元音，當(dāng)其鼻音共振峰與口音共振峰交錯(cuò)混雜在一起難以分辨時(shí)，通過(guò)對(duì)某個(gè)共振峰的剪輯，再根據(jù)元音音色是否改變、如何改變，則可判斷被去除的是否是口音共振峰以及是哪個(gè)口音共振峰。

2 實(shí)證分析

2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及參數(shù)

2.1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

北京陽(yáng)宸IV-12計(jì)算機(jī)語(yǔ)音工作站(V10.5)。

2.1.2 參數(shù)設(shè)置

(1)采樣參數(shù)

8 kHz采樣率，16位，單聲道。

(2)共振峰帶寬參數(shù)

帶寬為300～500 Hz，具體依據(jù)個(gè)體基頻進(jìn)行調(diào)整，但保證同一個(gè)體參數(shù)的一致。通常，男性帶寬設(shè)置為300 Hz，女性設(shè)置為400 Hz。

(3)頻域編輯參數(shù)

頻域編輯參數(shù)設(shè)置原則：一是頻率起止范圍不能低于所選帶寬；二是衰減操作對(duì)周圍共振峰的語(yǔ)圖影響最小。

頻率范圍確認(rèn)方法：調(diào)整語(yǔ)圖衰減參數(shù)，使共振峰顯示效果最佳。當(dāng)目標(biāo)共振峰邊界顯示分明時(shí)，以該共振峰上下邊界為衰減頻率范圍；當(dāng)兩峰疊接無(wú)明顯邊界時(shí)，取合峰的中間位置為兩個(gè)共振峰的邊界，再以該合峰的上邊界或下邊界為衰減上限或下限頻率范圍。

頻帶減弱(dB)設(shè)為30(實(shí)驗(yàn)時(shí)衰減兩次，共60 dB，詳細(xì)討論見(jiàn)第3.3節(jié))，時(shí)段參數(shù)設(shè)為“選定時(shí)段”，邊界漸變時(shí)段設(shè)置為“5”，如圖1所示。

圖1 頻域編輯參數(shù)設(shè)置Fig.1 Frequency domain editing parameter settings

2.2 語(yǔ)料

2.2.1 發(fā)音人

成年男女發(fā)音人各一人。二人均無(wú)明顯構(gòu)音障礙，但發(fā)音均存在不同程度的鼻化。

2.2.2 語(yǔ)料

為考察發(fā)音人自然語(yǔ)流中的元音特征，實(shí)驗(yàn)所用的發(fā)音材料由句子“小紅喜歡用毛筆寫大字”等和文章《烏鴉喝水》“一只烏鴉口渴了，到處找水喝……它打算停下來(lái)歇一歇，就落在一棵樹(shù)上……”組成。發(fā)音人熟悉材料后用自然語(yǔ)氣述讀。

2.2.3 聲樣選擇

本文選取了不受鼻音聲母和韻尾影響的單元音韻母/a/為實(shí)證分析聲樣。原因有三：一是高元音不易鼻化，低元音最容易鼻化[23]，元音/a/的鼻化現(xiàn)象更具普遍性；二是前低元音/a/發(fā)音時(shí)開(kāi)口度很大，F(xiàn)1是所有元音中最高的，F(xiàn)1與F2共振峰距離很近，與F1、F2距離較遠(yuǎn)的前高元音相比，鼻音共振峰的位置更不易判斷；三是發(fā)音人將不受鼻音聲母和韻尾影響的單元音韻母發(fā)為鼻化元音，一般已固化成發(fā)音習(xí)慣，在案檢聲樣中不易找到對(duì)應(yīng)的口元音作為參照分析。

2.2.4 聽(tīng)辨人

聽(tīng)辨人由5位經(jīng)過(guò)國(guó)際音標(biāo)系統(tǒng)訓(xùn)練且常年從事語(yǔ)音研究的專業(yè)人員組成。

2.3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

實(shí)驗(yàn)采用成對(duì)比較法進(jìn)行元音聽(tīng)辨，以提高聽(tīng)辨的準(zhǔn)確性同時(shí)減緩聽(tīng)覺(jué)疲勞。成對(duì)比較法又稱為AB比較法，其特點(diǎn)是聽(tīng)音人只對(duì)呈現(xiàn)的兩個(gè)信號(hào)的某特性做相對(duì)判斷，并比較這種特性在兩個(gè)信號(hào)中哪一個(gè)更為顯著[24]；其優(yōu)點(diǎn)是判斷準(zhǔn)確、重復(fù)性好。實(shí)驗(yàn)中根據(jù)成對(duì)比較法的分組原則，將編輯后的元音與待檢元音兩兩配對(duì)，依次比較兩者開(kāi)口度、舌位前后、鼻化程度在聽(tīng)感上的不同。

2.3.1 實(shí)證分析1

男性發(fā)音人的待檢元音為[t?](如圖2所示)。從語(yǔ)圖中可發(fā)現(xiàn)，在2.5 kHz以下有4個(gè)“強(qiáng)峰”，依次標(biāo)記為F′1、F′2、F′3、F′4，然后逐個(gè)進(jìn)行共振峰編輯和聽(tīng)辨分析(本文語(yǔ)音樣本已上傳至網(wǎng)絡(luò)，見(jiàn)https://cloud.189.cn/web/share?code=ji6Rr2fuA32m)。

圖2 男性發(fā)音人[t?]音節(jié)的寬帶語(yǔ)圖Fig.2 Wide-band spectrogram of the[t?]spoken by the male speaker

(1)第1組：待檢元音-編輯元音1(去除F1’)

如圖3所示，對(duì)待檢元音的共振峰進(jìn)行能量衰減去除F′1(見(jiàn)紅框部分，下同)，命名為“編輯元音1”?！熬庉嬙?”與“待檢元音”相比，從語(yǔ)音音色角度來(lái)看，編輯后的元音在聽(tīng)感上變的單薄。

圖3 待檢元音與編輯元音1對(duì)比圖Fig.3 Comparison of the vowel to be checked and the edited vowel 1

從元音音質(zhì)角度來(lái)看，元音的開(kāi)口度、舌位前后在聽(tīng)感上均無(wú)明顯變化，元音鼻化程度明顯變?nèi)?，如?所示。其中，5位聽(tīng)辨人就元音音質(zhì)變化的聽(tīng)辨結(jié)果基本一致，僅對(duì)變化的程度在感知上稍有差異，并不影響實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果，下同。可以確定口音共振峰沒(méi)有受到影響，衰減的是鼻音共振峰。也就是說(shuō)，“待檢元音”中的第一個(gè)“強(qiáng)峰”是。

表1 去除元音音質(zhì)變化評(píng)價(jià)Table1 Evaluationofvowelquality change after removing

表1 去除元音音質(zhì)變化評(píng)價(jià)Table1 Evaluationofvowelquality change after removing

開(kāi)口度變化舌位前后變化元音鼻化程度元音音質(zhì)變化去除F′1 無(wú) 無(wú) 明顯減弱 微弱

如圖4所示，對(duì)待檢元音共振峰進(jìn)行能量衰減，同時(shí)去除F′1和F′2，命名為“編輯元音2”。與“編輯元音1”相比，“編輯元音2”在聽(tīng)感上開(kāi)口度變大，舌位前后和元音鼻化程度無(wú)明顯變化，如表2所示。由于F1的位置高低反映了元音的開(kāi)口度大小，因此在聽(tīng)感上感知到開(kāi)口度發(fā)生變化，可以確定F1的位置發(fā)生了變化。據(jù)此得出：“待檢元音”中的第二個(gè)“強(qiáng)峰”F′2是口音共振峰F1。

圖4 編輯元音1與編輯元音2對(duì)比圖Fig.4 Comparison of the edited vowel 1 and the edited vowel 2

表2 去除元音音質(zhì)變化評(píng)價(jià)Table2 Evaluationofvowelquality change after removing

表2 去除元音音質(zhì)變化評(píng)價(jià)Table2 Evaluationofvowelquality change after removing

開(kāi)口度變化舌位前后變化元音鼻化程度元音音質(zhì)變化去除F′2 變大 無(wú) 無(wú) 顯著

圖5 編輯元音1與編輯元音3對(duì)比圖Fig.5 Comparison of the edited vowel 1 and the edited vowel 3

表3 去除元音音質(zhì)變化評(píng)價(jià)Table3 Evaluationofvowelquality change after removing

表3 去除元音音質(zhì)變化評(píng)價(jià)Table3 Evaluationofvowelquality change after removing

開(kāi)口度變化舌位前后變化元音鼻化程度元音音質(zhì)變化去除F′3 稍微變小 無(wú) 微弱 微弱

圖6 編輯元音1與編輯元音4對(duì)比圖Fig.6 Comparison of the edited vowel 1 and the edited vowel 4

表4 去除元音音質(zhì)變化評(píng)價(jià)Table4 Evaluationofvowelquality change after removing

表4 去除元音音質(zhì)變化評(píng)價(jià)Table4 Evaluationofvowelquality change after removing

開(kāi)口度變化舌位前后變化元音鼻化程度元音音質(zhì)變化去除F′4 無(wú) 向后 無(wú) 顯著

2.3.2 實(shí)證分析2

女性發(fā)音人的待檢元音[t?](如圖7所示)。從語(yǔ)圖中可以發(fā)現(xiàn)在2.5 kHz以下有4個(gè)“強(qiáng)峰”，依次標(biāo)記為、、、。

圖7 女性發(fā)音人[t?]音節(jié)的寬帶語(yǔ)圖Fig.7 Wide-band spectrogram of the[t?]spoken by the female speaker

對(duì)女性發(fā)音人的待檢元音進(jìn)行共振峰能量衰減編輯，聽(tīng)辨后發(fā)現(xiàn)分別去除、后元音音質(zhì)的變化特征和實(shí)證分析1基本一致，可以容易得出是鼻音共振峰、是口音共振峰F2。具體分析過(guò)程不再贅述。分別去除和后，元音的開(kāi)口度在聽(tīng)感上都發(fā)生了變化，不同的是去除后，元音開(kāi)口度變化更加顯著，元音的音質(zhì)變化也更加明顯，如表5所示。所以是鼻音共振峰，是口音共振峰，這與男性發(fā)音人的共振峰階次正好相反。

表5 去除、元音音質(zhì)變化評(píng)價(jià)Table 5 Evaluation of vowel quality change after removing and respectively

表5 去除、元音音質(zhì)變化評(píng)價(jià)Table 5 Evaluation of vowel quality change after removing and respectively

開(kāi)口度變化 舌位前后變化 元音音質(zhì)變化去除F′2 稍微變大 無(wú) 微弱去除F′3 明顯變小 無(wú) 顯著

2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由上述實(shí)驗(yàn)，可以知道兩個(gè)發(fā)音人所發(fā)的[a]元音都發(fā)生了鼻化，且口音共振峰和鼻音共振峰的“身份”也得到了明確：男性發(fā)音人鼻化元音[?]的前4個(gè)共振峰分布依次是Fn1、F1、Fn2、F2；女性發(fā)音人鼻化元音/?/的前4個(gè)共振峰分布依次是Fn1、Fn2、F1、F2(如圖8所示)。

圖8 男性發(fā)音人女性發(fā)音人鼻化元音[?]的共振峰分布圖Fig.8 The formant distribution diagram of the nasalized vowel[?]spoken by the male speaker and the female speaker

3 分析與討論

3.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

通過(guò)共振峰編輯法得出的男性發(fā)音人口、鼻共振峰分布狀態(tài)與方強(qiáng)等[17]的研究結(jié)果基本一致。從語(yǔ)圖(圖8)中可以看出，F(xiàn)1以下大概250 Hz附近會(huì)出現(xiàn)共振峰，同時(shí)F1與F2之間也有可能出現(xiàn)鼻音共振峰。[?]的F1與鼻音的Fn1相距較遠(yuǎn)，相互疊加的部分少，基本上對(duì)250 Hz附近的頻譜沒(méi)有影響。鼻音共振峰Fn2與口音共振峰F1、F2都比較靠近。不同的是，方強(qiáng)等認(rèn)為第二鼻音峰很難在頻譜上表現(xiàn)出來(lái)，而男性發(fā)音人的第二鼻音峰清晰可見(jiàn)。

與男性發(fā)音人口、鼻共振峰依次交替分布不同，女性發(fā)音人在F1以下大概250 Hz和600 Hz處存在一弱一強(qiáng)兩個(gè)鼻音共振峰。對(duì)于這種現(xiàn)象，Hawkins等[16]認(rèn)為鼻腔的阻抗在大概1.5 kHz以下有多個(gè)低頻共振，因此在鼻元音的聲譜中有時(shí)可以觀察到F1附近存在一個(gè)以上的鼻音共振峰。

3.2 共振峰編輯法需去除低頻鼻音干擾

實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，低頻共振峰對(duì)元音聽(tīng)辨的影響較大。尤其是在去除F1附近的共振峰時(shí)，感知到語(yǔ)音最大的變化特征是發(fā)悶、發(fā)嗡，而不是元音開(kāi)口度的變化。Kiefte等[25]、Andrus[26]認(rèn)為通過(guò)降低共振峰的振幅來(lái)改變?cè)粢糍|(zhì)時(shí)，低頻共振峰同時(shí)掩蓋了高頻共振峰，掩蔽效應(yīng)和共振峰的頻譜對(duì)比度可能都在元音感知中起到一定的作用。為此，本文實(shí)驗(yàn)中去除了低頻鼻音共振峰以消除掩蔽效應(yīng)。低頻鼻音峰與舌位的高低、前后并無(wú)明顯相關(guān)性，去除之后不僅不會(huì)影響元音舌位特征的感知，且會(huì)使聽(tīng)辨過(guò)程更加容易，聽(tīng)辨結(jié)果也更加可靠。

3.3 共振峰編輯法需將能量衰減至完全消除

影響元音音質(zhì)的因素不僅有共振峰頻率，還有共振峰的強(qiáng)度。Lindqvist等[27]、Ainsworth等[28]、Aaltonen[29]、Hedrick等[30]通過(guò)語(yǔ)音合成實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著共振峰相對(duì)強(qiáng)度的變化，合成元音的音質(zhì)也會(huì)同時(shí)發(fā)生改變。其中，Ainsworth的實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)F2與F1的能量差小于28 dB時(shí)，F(xiàn)2強(qiáng)度的降低對(duì)共振峰頻率沒(méi)有影響，元音音質(zhì)基本無(wú)變化；隨著F2峰強(qiáng)的繼續(xù)衰減，元音音質(zhì)先是變得模糊不清，最終變得與剩余F1相對(duì)應(yīng)元音的音質(zhì)相近(這與本文對(duì)自然語(yǔ)音完全去除F2后前元音/a/的音質(zhì)變?yōu)楹笤?/的結(jié)果一致)。

為避免因共振峰強(qiáng)度衰減不足，未能使共振峰頻率發(fā)生根本性改變，或使共振峰相對(duì)強(qiáng)度的變化成為元音音質(zhì)改變的主要原因，進(jìn)而影響共振峰頻率和調(diào)音器官動(dòng)作特性對(duì)應(yīng)關(guān)系的判斷，所以本文實(shí)驗(yàn)中將共振峰能量衰減至完全消除。因北京陽(yáng)宸IV-12計(jì)算機(jī)語(yǔ)音工作站(V10.5)每次最多只能衰減30 dB，故實(shí)驗(yàn)時(shí)連續(xù)衰減兩次(共60 dB)，以達(dá)到完全去除共振峰的效果。

3.4 共振峰編輯法區(qū)分口鼻共振峰的價(jià)值

3.4.1 對(duì)司法話者識(shí)別領(lǐng)域的價(jià)值

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，不同人語(yǔ)音共振峰存在“形似而質(zhì)異”的情況。兩發(fā)音人所發(fā)相同鼻化元音的共振峰模式相似，在2.5 kHz以下均存在4個(gè)強(qiáng)峰，但共振峰“身份”屬性卻存明顯相異(如圖8所示)。同樣，同一人語(yǔ)音共振峰也存在“形異而質(zhì)似”的情況。同一發(fā)音人多次所發(fā)相同鼻化元音共振峰的分布也可能不同。尤其是F1和F2之間鼻音峰的穩(wěn)定性較差，存在明顯的個(gè)體變異。如圖9所示，男性發(fā)音人兩次所發(fā)音節(jié)[?]的寬帶語(yǔ)圖，分別為4個(gè)和3個(gè)強(qiáng)峰。

圖9 男性發(fā)音人兩次所發(fā)音節(jié)[?]的寬帶語(yǔ)圖Fig.9 Wide-band spectrogram of the syllable[t?]produced by male speaker twice

實(shí)際案檢中，如對(duì)共振峰的“身份”不加以區(qū)分，以“強(qiáng)峰”一概而論，只考察檢材和樣本整體共振峰的“形”，卻忽略單個(gè)共振峰的“質(zhì)”，這樣得出的鑒定結(jié)論顯然未充分發(fā)揮出鼻音峰的區(qū)別價(jià)值。

共振峰編輯法利用共振峰和調(diào)音器官動(dòng)作特性的相關(guān)性，可以對(duì)共振峰進(jìn)行逐個(gè)分析，針對(duì)性強(qiáng)，特征規(guī)律容易把握，可有效區(qū)分鼻化元音的口、鼻共振峰。明確鼻化元音中每個(gè)共振峰的“身份”屬性，不僅可以為建立元音聲學(xué)空間模型提供可靠的口音共振峰數(shù)據(jù)，對(duì)利用共振峰特征進(jìn)行司法話者識(shí)別的其他方法，也可充分利用鼻化元音口音、鼻音成分的共振峰個(gè)體特征，提高其結(jié)論的可靠性。

3.4.2 對(duì)其他研究領(lǐng)域的價(jià)值

如前文所述，基于F1和F2的元音聲學(xué)空間度量模型已廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、語(yǔ)音、語(yǔ)言研究等多個(gè)領(lǐng)域。該模型多利用口音共振峰頻率經(jīng)數(shù)學(xué)運(yùn)算形成量化指標(biāo)，主要有：基于三元音、四元音以及多元音空間系統(tǒng)的元音聲學(xué)空間面積(Vowel space area)[7,9]，基于元音空間的角元音共振峰頻率和的商的共振峰集中度(Formant centralization ratio)[6]，基于元音間平均距離或各元音到元音空間中心距離的共振峰離散度(vowel formant dispersion)[4,8]等。當(dāng)元音聲學(xué)空間模型包含鼻化元音時(shí)，如能明確區(qū)分口、鼻共振峰，保證共振峰基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，對(duì)提高量化指標(biāo)的可靠性則顯而易見(jiàn)。

4 結(jié)論

本文探討的這種區(qū)別鼻化元音口音、鼻音共振峰的方法，旨在幫助通過(guò)構(gòu)建元音聲學(xué)空間模型來(lái)進(jìn)行司法話者識(shí)別時(shí)提供準(zhǔn)確的共振峰數(shù)據(jù)。該方法對(duì)共振峰進(jìn)行編輯剪切后，通過(guò)聽(tīng)辨就能得到準(zhǔn)確判斷，具有快速、便捷等優(yōu)點(diǎn)。其既可以有效解決在缺少同一人的口元音來(lái)確認(rèn)口音共振峰時(shí)，難以分辨鼻化元音中共振峰“身份”的問(wèn)題，還可以有效解決方言學(xué)、語(yǔ)音學(xué)、自動(dòng)語(yǔ)音識(shí)別、語(yǔ)言病理學(xué)、語(yǔ)音臨床評(píng)估、語(yǔ)言障礙矯治等多個(gè)領(lǐng)域中對(duì)共振峰性質(zhì)的區(qū)分問(wèn)題，為應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)提供了一種新的可行方案。