Почему человеческий голос так универсален
Мартышки и павианы — два отдаленно родственных примата — способны производить схожий с человеком диапазон голосоподобных звуков.
Многие животные передают базовую информацию с помощью голоса, но не демонстрируют всего спектра вокальных возможностей, доступных людям, что позволяет нашему голосу использоваться для столь широкого диапазона коммуникации.
Это говорит о том, что уникальность человеческого голоса заключается меньше в анатомической способности производить звуки, а больше в нашей способности точно координировать физические движения и обрабатывать звуки в осмысленный язык.
Насколько универсален человеческий голос?
Чтобы понять универсальность голоса, можно посмотреть на количество различимых звуков в языке. Например, в мандаринском китайском с помощью пиньиня можно выделить:
- 24 начальных звука: b, p, m, f, d, t, n, l, g, k, h, j, q, x, zh, ch, sh, r, z, c, s, w, y или их отсутствие.
- 35 конечных звуков: a, ai, an, ang, ao, e, ei, en, eng, er, i, ia, iao, ian, iang, ie, in, ing, iong, iu, o, ong, ou, u, ua, uai, uan, uang, ui, un, uo, ü, üan, üe, ün.
Это дает 24×35 = 840 возможных комбинаций. Каждая из них может иметь до 5 тонов (шаблонов высоты звука), что в итоге дает 840×5 = 4200 уникальных слогов.
На практике используется меньше половины. Однако большинство слов в современном мандарине — это соединения двух таких слогов, что создает огромное количество возможных слов, из которых строятся предложения.
Как производится голос
Модель производства голоса можно представить как источник-фильтр:
- Источник — вибрирующие голосовые складки в гортани. Они контролируют амплитуду и высоту тона (частоту вибрации около 100-300 Гц в речи).
- Фильтр — голосовой тракт (от голосовых складок до губ/ноздрей). Он формирует звук, как графический эквалайзер.
Источник: контроль высоты тона и громкости
Частота и амплитуда вибрации голосовых складок контролируются комбинацией давления воздуха из легких, формы щели между складками (голосовой щели) и напряжения мышц гортани. Овладеть этим контролем непросто.
Фильтр: контроль артикуляции
Речевые звуки (гласные и согласные) определяются формой голосового тракта, который меняется при движении артикуляторов (язык, губы, мягкое нёбо и т.д.).
С акустической точки зрения голосовой тракт можно упрощенно представить как цилиндр — резонансную систему. Его форма определяет положение резонансных частот (формантов), которые отличают разные гласные звуки.
Для цилиндра длиной 17 см (примерно длина мужского голосового тракта) первые две резонансные частоты находятся около 500 Гц и 1500 Гц, что близко к гласной в слове "heard". Изменяя форму тракта, мы меняем положение резонансов и, следовательно, гласный звук.
Эта упрощенная модель также помогает понять энергопотери в тракте и роль жесткости его стенок для производства взрывных звуков, таких как "p" и "b".
Обучение и акценты
Если люди (и некоторые приматы) могут производить широкий диапазон звуков, почему при изучении иностранных языков возникают акценты?
Проблема в том, что наш мозг склонен категоризировать похожие звуки. Это мешает нам воспринимать и воспроизводить звуки, не вписывающиеся в эти категории. Например, необученный англоговорящий может не различать французские "u" и "ou".
Понимание процесса производства голоса и использование визуальной обратной связи о движениях языка и рта (например, с помощью специальных систем) может помочь в тренировке произношения и дальнейшем расширении универсальности нашего голоса.