Las características acústicas de los sonidos del habla
La onda sonoraLa onda simpleLa resonancia y los formantes
La onda compuesta
La clasificación acústica de los sonidos del habla
El modelo de la fuente y el filtroLas características acústicas de los elementos segmentales
Clasificación acústica de los sonidos del habla en función de la fuente y el filtro
Los elementos suprasegmentales
Para la producción de la onda sonora las moléculas de aire deben entrar en vibración, lo que se consigue por su paso a través de los pliegues vocálicos.
Creación de un movimiento vibratorio mediante una goma
Kent, R. D. y Read, C. (1992). The acoustic analysis of speech. London - San Diego: Whurr Publishers - Singular Publishing Group.
Compresión y rarefacción de las moléculas de aire producidas por la vibración de un diapasón
Ferrero, F., Genre, A., Böe, L. J. y Contini, M. (1979). Nozioni di fonetica acustica. Torino: Edizioni Omega.
Compresión y rarefacción de las moléculas de aire producidas por la vibración de un diapasón
Borden, G. J. y Harris, K. S. (1980). Speech science primer. Physiology, acoustics and perception of speech. Baltimore: Williams & Wilkins.
“Compresión: Fase del ciclo vibratorio de la onda sonora durante la que se produce el aumento de la presión aérea" (p. 148).
"Rarefacción: Fase del ciclo vibratorio durante la cual se produce un descenso en la presión aérea” (p. 150).
Gil, J. (1988). Los sonidos del lenguaje. Madrid: Síntesis.
Juana Gil
(Fuente: http://www.amprae.es/congreso_conferencias_plenarias)
Desplazamiento de las moléculas de aire
Ferrero, F., Genre, A., Böe, L. J., & Contini, M. (1979). Nozioni di fonetica acustica. Torino: Edizioni Omega.
Desplazamiento de las moléculas de aire
Borden, G. J. y Harris, K. S. (1980). Speech science primer. Physiology, acoustics and perception of speech. Baltimore: Williams & Wilkins.
“Onda sonora: Propagación de una perturbación a través de un medio material como el aire, en forma de una serie de compresiones y rarefacciones alternas que afectan a cada una de las partículas componentes de este medio” (p. 150).
Gil, J. (1988). Los sonidos del lenguaje. Madrid: Síntesis.
Juana Gil
(Fuente: http://www.amprae.es/congreso_conferencias_plenarias)
Movimiento vibratorio de una molécula de aire
El ciclo de un movimiento vibratorio:
Representación de un movimiento vibratorio
Borden, G. J. y Harris, K. S. (1980). Speech science primer. Physiology, acoustics and perception of speech. Baltimore: Williams & Wilkins.
Depende de la fuerza aplicada inicialmente y de la resistencia que ofrezca el medio en el que se produce la vibración.
La amplitud se cuantifica en unidades de presión sonora desde el punto de vista físico o en unidades de intensidad (Decibelios, dB) desde el punto de vista perceptivo.
“Amplitud: Es la distancia existente desde el punto de reposo al punto de máximo desplazamiento de una partícula en vibración. Se corresponde, por tanto, con el aumento o el descenso de los máximos de la presión aérea durante el ciclo vibratorio de un determinado sonido” (p. 147).
Gil, J. (1988). Los sonidos del lenguaje. Madrid: Síntesis.
Juana Gil
(Fuente: http://www.amprae.es/congreso_conferencias_plenarias)
La duración de los sonidos del habla se cuantifica en milésimas de segundo o milisegundos (Millisecond, ms).
Movimiento vibratorio de una molécula de aire
Número de veces que se va de la posición de reposo (A) al punto de separación máxima respecto a esta posición (B), se vuelve al punto de reposo (C), se llega de nuevo al punto de separación máxima (D) y se vuelve a la posición de reposo (E), es decir número de ciclos por unidad de tiempo.La unidad de medida de la frecuencia es el Hercio (Hertz, Hz), equivalente a un ciclo por segundo.
“Ciclo: Vibración completa de una partícula, integrada por las fases de compresión y rarefacción. Así, un ciclo es la porción de la onda sonora que se extiende desde cualquier punto hasta el siguiente punto en el que la presión aérea comience a sufrir idénticos cambios” (p. 147).
“Frecuencia: Número de ciclos realizados en la unidad de tiempo, convencionalmente el segundo” (p. 148).
“Onda periódica: Onda que repite el perfil de un ciclo a intervalos regulares de tiempo” (p. 149).
Gil, J. (1988). Los sonidos del lenguaje. Madrid: Síntesis.
Juana Gil
(Fuente: http://www.amprae.es/congreso_conferencias_plenarias)
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Ondas sonoras periódicas simples con la misma amplitud (1) y con diferente frecuencia (10 Hz, 20 Hz, 50 Hz, 100 Hz)
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Ondas sonoras periódicas simples con la misma frecuencia (100 Hz) y con diferente amplitud (0,10, 0.50, 0.75, 1)
Creación de ondas sonoras simples
Una onda sonora compuesta es la suma de las ondas sonoras simples que la componen.
 Forma de onda: onda sonora simple |
 Espectro: onda sonora simple |
Forma de onda: onda sonora simple |
 Forma de onda: onda sonora simple |
 Forma de onda: onda sonora compuesta |
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Espectro: onda sonora simple |
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Espectro: onda sonora simple |
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Forma de onda: onda sonora simple |
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 Forma de onda: onda sonora simple | |
 Forma de onda: onda sonora compuesta |
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Espectro: onda sonora simple |
Espectro: onda sonora simple |
Espectro: onda sonora simple |
Espectro: onda sonora simple |
 Espectro: onda sonora simple | |
 Espectro: onda sonora compuesta |
“Onda compleja: Onda resultante de la adición de un número determinado de ondas simples” (p. 149).
Gil, J. (1988). Los sonidos del lenguaje. Madrid: Síntesis.
Juana Gil
(Fuente: http://www.amprae.es/congreso_conferencias_plenarias)
La frecuencia del fundamental (f0) corresponde a la frecuencia de abertura y cierre de los pliegues vocálicos.
Las variaciones de frecuencia fundamental a lo largo del tiempo en el habla se observan en una curva melódica.
La frecuencia de los armónicos es un múltiplo entero de la frecuencia fundamental.
| Frecuencia fundamental | 100 Hz |
| Segundo armónico | 100 x 2 = 200 Hz |
| Tercer armónico | 100 x 3 = 300 Hz |
| Cuarto armónico | 100 x 4 = 400 Hz |
| Quinto armónico | 100 x 5 = 500 Hz |
| Frecuencia fundamental | 250 Hz |
| Segundo armónico | 250 x 2 = 500 Hz |
| Tercer armónico | 250 x 3 = 750 Hz |
| Cuarto armónico | 250 x 4 = 1000 Hz |
| Quinto armónico | 250 x 5 = 1250 Hz |
Espectro de dos ondas sonoras compuestas: fundamental (100 Hz y 250 Hz) y armónicos
“Armónico: [...] un armónico es una frecuencia componente de la onda sonora compleja que es múltiplo de la frecuencia fundamental” (p. 147).
Gil, J. (1988). Los sonidos del lenguaje. Madrid: Síntesis.
Juana Gil
(Fuente: http://www.amprae.es/congreso_conferencias_plenarias)
Espectro de la onda sonora producida por las cuerdas vocales (f0 = 100 Hz)
El paso de la onda sonora por las cavidades supraglóticas modifica la amplitud de los armónicos debido al fenómeno de la resonancia.
Efecto de la resonancia (F1 = 500 Hz, F2 = 1500 Hz, F3 = 2500 Hz)
Borden, G. J. y Harris, K. S. (1980). Speech science primer. Physiology, acoustics and perception of speech. Baltimore: Williams & Wilkins.
La resonancia consiste en la modificación de la amplitud de los armónicos de un sonido complejo ejercida por la cavidad en la que se produce la vibración de las moléculas de aire.
“Resonancia: Fenómeno por el cual un cuerpo, denominado resonador y que posee una tendencia natural a vibrar a determinada frecuencia, experimentará vibraciones de mayor amplitud cuando es puesto es movimiento por otro cuerpo vibrante a una frecuencia similar” (p. 150).
Gil, J. (1988). Los sonidos del lenguaje. Madrid: Síntesis.
Juana Gil
(Fuente: http://www.amprae.es/congreso_conferencias_plenarias)
Las cavidades grandes refuerzan la amplitud de los armónicos de frecuencia baja -con lo que, como en el caso de los contrabajos, obtenemos sonidos percibidos como graves-.
En las cavidades supraglóticas la amplitud de los armónicos de la onda sonora procedente de la glotis queda alterada en función de la posición adoptada para la articulación de cada sonido.
Especialmente en el caso de los sonidos periódicos complejos, se refuerza la amplitud de grupos de armónicos situados alrededor de una determinada frecuencia, configurándose así los formantes.
“Formante: Zona de la escala de frecuencias en la que un sonido presenta una mayor concentración de energía. También puede definirse como cada una de las resonancias del conducto vocal” (p. 148).
Gil, J. (1988). Los sonidos del lenguaje. Madrid: Síntesis.
Juana Gil
(Fuente: http://www.amprae.es/congreso_conferencias_plenarias)
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Configuración de las cavidades supraglóticas y espectro en la vocal [i]
Fuente de la imagen obtenida por resonancia magnética: Universitat de Girona. (s. d.). Imatges de ressonància magnètica [Página web]. Laboratori de Fonètica, Universitat de Girona. Consultado en http://web.udg.edu/labfon/imatge.htm
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Configuración de las cavidades supraglóticas y espectro en la vocal [u]
Fuente de la imagen obtenida por resonancia magnética: Universitat de Girona. (s. d.). Imatges de ressonància magnètica [Página web]. Laboratori de Fonètica, Universitat de Girona. Consultado en http://web.udg.edu/labfon/imatge.htm
En la vocal anterior [i] el adelantamiento de la lengua crea una cavidad anterior al punto de constricción de tamaño relativamente pequeño, mientras que la cavidad posterior a este punto presenta un tamaño mayor. Esto se refleja en un espectro con primer un formante de frecuencia baja -relacionado con la cavidad posterior- y un segundo formante de frecuencia alta -relacionado con la cavidad anterior-.En la vocal posterior [u], el punto de constricción, situado en la zona velar, crea dos cavidades grandes, una anterior -a la que contribuye también el adelantamiento de los labios- y otra posterior. Esto se refleja en el espectro de [u], que presenta dos formantes de frecuencia baja.
Desde el punto de vista acústico las vocales se diferencian por la frecuencia a la que se encuentran esas zonas de armónicos de amplitud reforzada por acción de la resonancia de las cavidades supraglóticas o formantes.
Espectro de la vocal [i]
S. Heller, Talking Machines, HyperCard Stack, 1991
Espectro y función de área en el tracto vocal de la vocal [i]
Borden, G. J. y Harris, K. S. (1980). Speech science primer. Physiology, acoustics and perception of speech. Baltimore: Williams & Wilkins.
Espectro de la vocal [u]
S. Heller, Talking Machines, HyperCard Stack, 1991
Espectro y función de área en el tracto vocal de la vocal [u]
Borden, G. J. y Harris, K. S. (1980). Speech science primer. Physiology, acoustics and perception of speech. Baltimore: Williams & Wilkins.
Espectro de la vocal [a]
S. Heller, Talking Machines, HyperCard Stack, 1991
Espectro y función de área en el tracto vocal de la vocal [a]
Borden, G. J. y Harris, K. S. (1980). Speech science primer. Physiology, acoustics and perception of speech. Baltimore: Williams & Wilkins.
La presencia de formantes es característica de todos aquellos sonidos que se producen con resonancia en el tracto vocal como las vocales, las nasales o las laterales.
Beskow, J. (2001). Formant synthesizer demo. [Programa informático] Stockholm: Centre for Speech Technology, KTH. Consultado en http://www.speech.kth.se/wavesurfer/formant/
Características acústicas de las vocales: la estructura formántica
“Onda aperiódica: Onda en la que no se repite el mismo perfil de un ciclo a lo largo del tiempo. En las ondas aperiódicas existen componentes de todas las frecuencias” (p. 149).
Gil, J. (1988). Los sonidos del lenguaje. Madrid: Síntesis.
Juana Gil
(Fuente: http://www.amprae.es/congreso_conferencias_plenarias)
La falta de periodicidad -debida a que no se produce vibración de las cuerdas vocales- se manifiesta en un espectro sin armónicos.
Espectro y forma de onda (oscilograma) de un sonido aperiódico continuo
En la producción de los sonidos aperiódicos -por ejemplo, las consonantes fricativas sordas- se observa igualmente una influencia del volumen de las cavidades supraglóticas en función del lugar en el que se produce la constricción.
Forma de onda (oscilograma) y espectro de un sonido aperiódico continuo
Kent, R. D. y Read, C. (1992). The acoustic analysis of speech. London - San Diego: Whurr Publishers - Singular Publishing Group.
Forma de onda (oscilograma) de la explosión en las consonantes oclusivas sordas [p], [t] y [k]
Rosen, S. y Howell, P. (1991). Signals and systems for speech and hearing. London: Academic Press.
| Sonidos periódicos compuestos o complejos | Vibración de las cuerdas vocales (frecuencia del fundamental, f0) y resonancia (armónicos) en el tracto vocal | vocales, nasales, laterales |
| Sonidos aperiódicos impulsionales | Cierre y explosión en el tracto vocal | oclusivas |
| Sonidos aperiódicos continuos | Fricción producida por una constricción en el tracto vocal | fricativas |
Landercy, A. y Renard, R. (1977). Éléments de phonétique. Mons - Bruxelles: Centre International de Phonétique Appliquée - Didier.
Existe una relación directa entre las características acústicas de los sonidos del habla y el modo de producción.
Correlatos articulatorios, acústicos y perceptivos de los elementos segmentales
Modelo simplificado de la producción del habla
Fuente y filtro en el tracto vocal
Modelo de la fuente y el filtro
Lieberman, P. y Blumstein, S. E. (1988). Speech physiology, speech perception and acoustic phonetics. Cambridge: Cambridge University Press.
Demostración de la fonación humana
Domínguez, H. (27/07/2011). Demostración de la fonación humana [Archivo de video]. Consultado en http://www.youtube.com/watch?v=8WnMKJhI7y4
El modelo de la fuente y el filtro constituye la base de la teoría acústica de la producción del habla.Fant, G. (1960). Acoustic theory of speech production. With calculations based on x-ray studies of Russian articulation. The Hague: Mouton.
Gunnar Fant/a> (1919-2009)
Sonidos sonoros: producidos con una fuente periódica.
Sonidos sordos: producidos sin la intervención de una fuente periódica.
Espectro de la onda sonora producida por las cuerdas vocales (f0 = 100 Hz)
La estructura del aparato fonador humano permite combinar esas dos fuentes simultáneamente: por ejemplo, las consonantes fricativas sonoras se producen mediante con una fuente periódica -la vibración de las cuerdas vocales- combinada con una fuente aperiódica -la turbulencia en el lugar de constricción-.
El concepto de filtro
Lieberman, P. y Blumstein, S. E. (1988). Speech physiology, speech perception and acoustic phonetics. Cambridge: Cambridge University Press.
Efecto del filtro sobre la fuente (F1 = 500 Hz, F2 = 1500 Hz, F3 = 2500 Hz)
La función de transferencia (o función de filtro): descripción matemática de las características de las cavidades de resonancia en función de los armónicos que amplifican o reducen.
Función de transferencia del tracto vocal
Lieberman, P. y Blumstein, S. E. (1988). Speech physiology, speech perception and acoustic phonetics. Cambridge: Cambridge University Press.
A la salida del tracto vocal se produce una nueva modificación en el espectro a causa de la radiación.
Efecto de la radiación en la pendiente del espectro (F1 = 500 Hz, F2 = 1500 Hz, F3 = 2500 Hz)
El modelo de la fuente y el filtro
Borden, G. J. y Harris, K. S. (1980). Speech science primer. Physiology, acoustics and perception of speech. Baltimore: Williams & Wilkins.
El filtro puede considerarse como variable cuando necesariamente tiene que producirse un cambio, como en el caso de las oclusivas que constan de una fase de oclusión y otra de explosión.
| Fuente | Filtro | Clase de sonidos |
|---|---|---|
| Periódica | Fijo, oral | vocales orales |
| Periódica | Fijo, oral + nasal | vocales nasales |
| Periódica | Variable, oral | diptongos |
| Aperiódica continua | Fijo, oral | fricativas sordas |
| Aperiódica impulsional | Variable, oral | oclusivas sordas orales |
| Aperiódica continua + periódica | Fijo, oral | fricativas sonoras |
| Aperiódica impulsional + periódica | Variable, oral | oclusivas sonoras orales |
| Aperiódica impulsional + periódica | Variable, oral + nasal | oclusivas sonoras nasales |
| Aperiódica continua + periódica | Variable, oral | semivocales laterales y vibrantes |
Adaptado de Landercy, A. y Renard, R. (1977). Éléments de phonétique. Mons - Bruxelles: Centre International de Phonétique Appliquée - Didier.
Las características acústicas de los elementos segmentales
Los elementos suprasegmentales
Las características acústicas de los
sonidos del habla
Joaquim Llisterri, Departament de Filologia Espanyola, Universitat
Autònoma de
Barcelona
http://liceu.uab.cat/~joaquim/phonetics/fon_anal_acus/fon_acust.html
Last updated: 3/6/13 14:33
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