實驗語音學

實驗語音學主要的研究範圍一般分為3方面。①人的發音機制，包括指揮語言的神經系統、肌肉活動、聲帶和聲腔的發音動作，屬於“發音語音學”（或“生理語音學”）。②語音發出后在空氣中傳播的物理特性，包括語音的四要素：音色、音高、音強、音長，屬於“聲學語音學”。 ③語音傳入聽話人的聽官，造成聽覺，又通過神經系統來理解等過程，屬於“聽覺語音學”（或“心理語音學”、“感知語音學”）。這一系列的語音產生過程構成一整套“言語鏈環”。每一環節視研究對象的不同而應用各種領域的實驗儀器，其關係大致如示意圖。

言語的行為起源於人腦，人腦的語言功能是一般動物所沒有的，即使高級動物如黑猩猩,也遠不如人類。如圖所示，人腦送出語言信息，通過神經達到言語機制的肌肉。神經脈衝使肌肉收縮，從而使發音器官的形狀發生變化。前者可用肌電儀器，後者可用X光照相、齶位照相等方法來研究。說話時的呼吸、發聲（嗓音）和聲腔調製所用儀器又各有不同，前者主要用氣壓、氣流等測量儀器，後者則用 X光和聲譜等儀器。語言通過空氣的傳播由口到耳，使耳鼓膜振動而轉成神經脈衝達到腦中，起了感知作用。同時聲音也反饋到說話人自己的腦中，而起控制作用。

言語信息的形成和表達是連續性的，但實驗手段的實施是離散的，例如把一個音節的舌位動程分為若干部分、把一串語音流分成若干段來研究，這其間有動與靜的關係。實驗語音學的手段，既要進行靜的採樣，也要觀測動的規律。

實驗語音學的發展大致可分為4個階段：

20世紀初到30年代前。早年的語言學家分析語音只能依靠音標來描寫所要研究的語音，後來借用了醫療器械如浪紋計、假齶、喉鏡等簡單工具來分析發音動作和語音特性。

30～40年代。這期間語言學界應用實驗方法研究語音，已有了一定成果。X光照相、齶位照相等對言語生理的研究有了幫助。在這以前的語音實驗都還局限於用儀器研究語音，還未形成一門專業學科。

50～60年代。這期間由於第二次世界大戰中軍事通信的需要，促進了言語聲學的發展和實驗儀器的改進。聲譜儀已逐漸普遍應用於語音研究，由動態聲譜儀（語圖儀）作出的言語聲譜模式已被公認，成為一種“視識語”（即“可見語言”）。由於語音的特性逐漸被揭示，歸納出許多語音規律，又上升到理論（如區別特徵理論）,從而豐富、訂正了語音學本身。此外，生理實驗也從靜態分析提高到動態分析，應用的實驗儀器如X光電影照相、動態齶位記錄裝置、頻閃聲帶照相、肌電測試儀器等。錄音器材有了磁帶錄音，達到了前所未有的便利和模擬度。不同的語音人工合成和識別系統也由實驗階段而達到應用水平，實驗語音學就在這一階段建立了。

70年代到現在。電子計算機已普遍應用於語音分析。在這期間，語音研究已從過去的音素、音節分析擴展到成句成章的分析。除音色之外，超音段特徵（包括音高、音強和音長）成為重要研究對象。言語的規則合成和識別的方案是計算機的常備項目。綜合這些研究項目，配合新興的人工智慧、言語理解等需要，達到實驗語音學的高級水平。同時，越來越多的經驗證明，從事語音實驗如只研究孤立的語音，而不綜合語言學的知識，則對言語信息處理上將無法提高效能。因此實驗語音學的研究離不開語言學的指導。

早期的實驗語音學家首推美國的E.W.斯克里普契爾，1906年他出版了《實驗語音學研究》，同時還有J.P.盧賽洛，1908年出版了《實驗語音學原理》。兩書提供了大量的生理實驗方法和成果，是現代實驗語音學的啟蒙著作。50年代開始了言語聲學的研究。美國的貝爾電話公司實驗室、哈斯金斯研究組，瑞典的皇家理工學院言語通信系，英國的愛丁堡大學語音系都做了很多工作，為後來的實驗語音學打下了堅實的基礎。這一時期的代表人物有美國的 H.弗萊徹、J.L.弗拉納根、P.拉德福格德、英國的D.B.弗賴、瑞典的C.G.M.方特等人。特別是美國的M.朱斯是較早應用聲譜儀來分析語音的一位語言學家。

中國的語言學家早在30年代就用實驗方法分析漢語語音。有劉復的《四聲實驗錄》(1924)，王力的《博白方音實驗錄》(1931)。他們在法國學習語音學，用浪紋計做漢語聲調的實驗。當時他們在國內首先闡明了聲調就是音高頻率的變化關係。趙元任在30年代以後做了吳方言及廣東、湖北、湖南等地的方言調查，羅常培調查了廈門及其他方音，都是用當時的唱片灌音和用浪紋計、漸變音高管等工具記錄和分析語音。劉復創製了聲調推斷尺，是國內的第一種語音實驗儀器。趙元任在南京的中央研究院歷史語言研究所，建立了具有國際水平的語音實驗室，羅常培在北京大學創立了"語音樂律實驗室",這些都擁有完備的灌音設備和各種型式的浪紋計，以及從國外獲得的一些生理實驗儀器等。他們還與中央研究院的物理研究所合作，創製電子管的音調計。中華人民共和國建立后，中國科學院語言研究所繼續開展語音實驗工作。50年代中期建立了語音實驗室，引進並自製實驗儀器。這個室配合推廣普通話的工作，歷年來發表了許多關於普通話的生理和聲學分析的論著，培養了新生力量。同時,中國科學院聲學研究所也開展了語音實驗，作了許多語音分析、合成與識別的工作。另外，南京大學物理系也在聲學語音學的教學研究方面做了不少工作。

70年代后，國內有些大學為了配合語音教學，多在中文系成立語音實驗室，如北京大學、北京師範大學、上海華東師範大學等。一切有關言語通信工程的機構也從事語音實驗。

實驗語音學發源於語言學的語音學，中途分家，最後又與語言學合併而成為現代語言學的一個組成部分。它的應用領域，可以說凡是與人類語言有關的學科，都有實驗語音學的內容。簡單舉幾個例：

在語音教學方面，如用生理實驗演示發音部位，用聲學實驗演示發音方法和超音段特徵，並在教學中使學者能親自驗證。又如根據實驗成果可對雙語者的語音訓練起提高質量和加速進度的指導性作用等。

在言語處理方面，如分析出語音的主要信息參量，判斷什麼是必要的“載信單元”，什麼是“羨餘度”，找出語音在連續語言中的變數和恆量的規律，為通信傳輸、電聲系統、合成識別、語音控制、特殊環境通話等一切言語工程提供可靠數據，並提高質量和經濟效益等。

在言語矯治方面，如研究言語缺陷患者的發音機制及話音，指導矯治方案。為研製聾啞人的助聽、助話等器具提供科學數據，分析腦部、喉肌等微電流幫助失語患者康復治療等。

在語言學研究方面，如言語活動和語言控制的測驗，音位系統的訂定，語法結構與語音關係的分析，人類語言起源的探索，歷史音變及橫向干擾的研究等。

在實驗語音學中所使用的儀器大致可以分為這些：

測量肺部氣流的壓力和流量的儀器：加熱流速計、熱鎳風速計、氣壓換能器

觀察和測量聲帶振動的儀器：喉頭鏡、牙科鏡、高速電影攝影機、肌電儀

測量和分析聲腔共鳴和調節作用的儀器

對語音的聲學特性進行波形分析：音鼓浪紋計、電磁音筆浪紋計、示波器

對語音的聲學特性進行頻譜分析：頻率分析計、語圖儀、音高顯示器、聲級記錄儀

實驗語音學的內容除了涉及語言學之外，還涉及生理學、聲學、心理學、電子學、數學、醫學、計算機科學的理論和技術，與自然科學地結合越來越緊密。