自然语流中韵律词时长分布对比分析

2013-01-18钱杨

同济大学学报（社会科学版） 2013年1期

钱杨

（同济大学外国语学院，上海200092）

一、引言

近年来，随着计算机科学、言语工程技术和语音分析等手段的快速发展及语音合成的需求，韵律研究得到了很大的发展。韵律又称节律、音律等，与音高、音长和音强等声学变量有关，韵律成分主要靠语音的音高、音长和音强等方面的差异来加以区别（Scott，1982；Streeter，1978；Grant＆Walden，1996）。韵律具有层级性，从低到高由音节、音步、韵律词、音系短语和语调短语构成（Selkirk，1978）。McCarthy和 Prince（1996）主张人类语言中音步是“最小的能够自由运用的韵律单位。”Nespor和Vogel（2007）认为音系词（即韵律词）是韵律层级中建立在充分运用非音系概念的影射规则基础上的最小构成成分。

国内学者也从不同角度对韵律词进行了界定。王洪君（2000）从音系学的角度把韵律词定义为语法上凝固的、节律上稳定的单音步和凝固的复二步；冯胜利（1997）从韵律句法学的角度把韵律词定义为最小的能自由运用的语言单位，并指出韵律词必须至少有一个音步构成。以冯胜利（1996，1998）为代表的一些语言学家认为汉语最基本的音步是两个音节，汉语的“标准韵律词”只能是两个音节，单音节词不足一个音步，一般只能出现在以单音节词为“独立语段”的环境中，这时它可以通过“停顿”或“拉长该音节的元音”等手段去满足一个音步。然而，这一结论的提出是建立在对汉语构词的理论分析的基础之上的，除此之外，对于三音节韵律词是否存在内部时长的调节及如何调节来满足韵律词对音节的要求没有提及。

目前国内对汉语韵律词的语音实验主要有林茂灿、邓丹、石锋、吕士楠、王晶、王理嘉、叶军、曹剑芬等人进行的一些实验。邓丹、石锋、吕士楠（2007，2008）主要对汉语四音节韵律词的时长及普通话双音节韵律词的时长特性进行过研究，王晶和王理嘉（1993）曾对普通话多音节词的时长分布模式进行过研究，邓丹（2010）对汉语双音节、三音节、四音节和多音节韵律词的时长做了系统的研究。但现有大部分研究没能将韵律词放在自然语流中进行测试而是通过朗诵对韵律词的孤立研究，且录音人多为播音员等专业发音人士；目前就汉语单音节、双音节及三音节韵律词在自然语流中的时长分布特征，尤其是他们之间的时长分布关系的研究尚未见讨论。本文从声学角度上对比分析非专业发音人自然语流中不同结构单音节、双音节和三音节韵律词的时长分布，了解他们之间时长特点有助于我们对汉语韵律词的划分有进一步的认识，还可以为语音合成提供帮助。

二、实验材料及步骤

本研究有四位发音人，两男两女，两名高中学生，两名中年大学英语老师；共10组对话，分三部分，分别为单音节韵律词、双音节韵律词和三音节韵律词。单音节韵律词分为单独使用的感叹词、并列使用的单音节词和单音节词＋轻声字，他们分别是：“啊”，“柴、米、油、盐”和“椅子”；双音节韵律词根据语法结构分为重叠式、感叹语、凑补式、略语和复合式等五种，他们分别是：“天天”、“天哪”、“石头”、“同济”和“眼睛”；三音节韵律词根据结构分为2＋1和1＋1＋1两种，他们分别是：“图书馆”和“诺基亚”。所有例字均选自冯胜利（1996），每组第一句为启动句，第二句包含要研究的韵律词（具体例句见附录）。

在录音前对发音人进行培训，反复多次录音，达到自然，不要求一次性不停顿将所有语句录完，中间可以停顿或打断，但录音设备不关闭，保持开启状态，最后由两个人听辨，选择最接近自然状态的语句，接着用Praat软件分别对语句中的韵律词反复进行切分和时长测量，直到两位听音人基本取得一致，达到误差不超过20毫秒，最终取两者的平均值，接着利用SPSS统计软件对实验数据进行分析，最后利用matlab软件的拟合工具箱进行曲线拟合，初步求出音节数与时长的函数关系。

三、结果与讨论

1．单音节韵律词时长分析

汉语单音节韵律词根据结构可分为单独使用的感叹词、并列使用的单音节词和单音节词＋轻声字，以下是对这三种类型单音节韵律词声学研究的结果：

图1 不同发音人发单音节韵律词的时长分布

表1 不同发音人发单音节韵律词的时长平均值

图1中是四个不同发音人发三种类型单音节韵律词时的时长分布情况，表1是利用SPSS对不同发音人发这三种单音节韵律词时长进行的均值分析结果。从图1和表1中我们可以发现单音节韵律词“啊”的时长最大，单音节＋轻声构成的单音节韵律词中首字的时长次之，由四个单音节并列使用的韵律词中时长分布不一致，首字时长最大，尾字其次，第三个单字时长居第三位，第二个单字时长最小。单独使用的单音节韵律词时长远远超过其他两种，这可能是因为它不受语流中其他词的影响，发音较自由不受约束造成的。单音节＋轻声韵律词“椅子”中，虽然“子”是轻声但占据一定的时长，它的时长大于并列使用的单音节韵律词中的第二个字，相当于第三个字的时长，所以我们可以说轻声字时长并不短，从时长的角度出发将“椅子”这种类型的韵律词归为双音节韵律词更具有说服力。由四个单音节并列使用的单音节韵律词中，中间两个单字时长最短且四个字的平均时长均明显小于其他两类，其原因可能是他们之间在语义上的紧密度对发音的约束所致。另外，首尾字时长大于中字，其原因可能是首尾字与语流中相邻字在语义上的分割，中间有空隙；第三个字的时长大于第二个字，因为汉语四个音节韵律词的构成等同于两个双音节的标准韵律词，而根据以下对双音节韵律词时长的测量我们发现首字时长始终大于尾字，又因第三字受语义紧密度影响，所以造成第三字的时长大于第二字但小于尾字的情况。

2．双音节韵律词时长分析

汉语双音节韵律词根据语法结构分为重叠式、感叹语、凑补式、略语和复合式五种，以下是对这五种类型双音节韵律词声学研究的结果：

图2是不同发音人发五种不同结构双音节韵律词时的时长分布情况，表2是不同发音人发双音节韵律词单字时长均值。这两个图表明显显示不同结构双音节韵律词的首字的时长均高于尾字，与王晶、王理嘉（1993）对普通话句中双音节的时长分布模式相同，但与林茂灿等（1984）研究结果不尽相同，后者发现普通话两字组中后字时长普遍长于前字，原因可能是采用的研究方法不同，后者对带正常重音的两字组的声学分析是在孤立词层面进行的，而本文和王晶及王理嘉都是在自然语流中对双音节韵律词进行研究的。

图2 不同发音人发双音节韵律词时长分布

表2 不同发音人发双音节韵律词单字时长均值

表3是不同发音人发双音节韵律词的总时长平均值，从中可以发现五种不同结构双音节韵律词总时长以感叹语最长，复合式次之，其他三种区别不明显，其中重叠式最短，凑补式和略语差别不大。所以说时长大可以起到强调和抒发感情的作用，而复合式可以看着是两个独立单字的拼接，其语义结合不紧密，所以两字总时长大。重叠式可能因为第二字的语义作用不大，所以无需强调，因而时长短，又因两字重复，可能造成对首字时长的削弱，最后导致总时长最小。

表3 不同发音人发双音节韵律词总时长平均值

图3是双音节韵律词前后字时长差值，表4是SPSS分析结构。从中可以发现前后字差值从大到小排列顺序为：凑补式、复合式、重叠式、略语和感叹语。导致凑补式前后字时长差值最大的原因可能是后字没有语义作用，所以时长小，而前字担负了所有语义，所以说话时会被强调，因而时长也会特别长。感叹语差值最小，因为说话者为了抒发感情和强调会有意同时拉长两个字的时长，因而造成差值小。

图3 双音节韵律词前后字时长差值比（前字＞后字）

表4 双音节前后字时长差SPSS分析结果

3．三音节韵律词时长分析

汉语三音节韵律词根据结构分为2＋1和1＋1＋1两种，以下是对这两种结构的三音节韵律词声学研究的结果：

图4和表5分别是不同发音人发三音节韵律词的时长分布和不同发音人发三音节韵律词的平均时长对比。表6是对这两个韵律词的成对样本检验。分析下图不难发现2＋1偏正结构和1＋1＋1音译词两种不同结构的三音节韵律词时长分布没有区别，都是首音节最长，尾音节次之，中字最短。这种分布的原因与前面提到的并列出现的四字单音节韵律词时长分布中出现的首尾音节时长大，其中首音节时长最大，中间音节时长小原因相似，同时也验证了杨顺安（1992）对北京话多音节组合韵律特性的实验研究的发现：音节时长上有“音节数效应”、“组首音节声母伸长效应”和“组末音节韵母伸缩效应”。另外，这两组结构不同的三音节韵律词的总时长区别不明显。

图4 不同发音人发三音节韵律词的时长分布

表5 不同发音人发三音节韵律词单字平均时长

表6 成对样本检验

4．单音节、双音节和三音节韵律词总时长及函数关系

图5 时长与音节数函数关系

图5 中点代表每个词所含字的个数及所用时长，曲线代表拟合曲线。设每个词中含x个音节，该词发音所用时长为y，利用matlab软件的拟合工具箱进行曲线拟合。

利用三次多项式y＝p0＋p1x＋pMx3进行曲线拟合。

拟合曲线方程为：y＝82．25＋480．4x＋244．1x2＋39．98x3，其中决定系数R2（R2越接近1时，表示相关的方程式参考价值越高；相反，越接近0时，表示参考价值越低）为0．6307，此模型初步反映时长分布差异之间的函数关系。

从表7和图5中我们可以发现韵律词的总时长与韵律词所包含的音节数可能存在一定函数关系，但不成正比，即三音节韵律词的各个音节的时长总和不是双音节韵律词各音节时长总和的1．5倍，也不是单音节韵律词时长的3倍。双音节韵律词各音节时长总和也不是单音节韵律词时长的2倍。三组韵律词中以并列出现的单音节总时长最大，其次是双音节韵律词中的感叹语，其他类型双音节韵律词与单音节感叹词、单音节＋轻声以及两种三音节韵律词的总时长差异不十分明显。由此我们可以看出韵律词的总时长与音节的个数关系不大，而与语义紧密度和情感关系更大。

表7 单音节、双音节和三音节韵律词总时长均值

四、结语

通过研究非专业发音人在自然语流中发不同结构单音节、双音节和三音节韵律词时长分布的情况，我们发现了同一类型、结构不同的韵律词之间以及不同类型韵律词各自内部时长分布的规律，同时还发现了这三大类型韵律词之间时长分布的关系。此外，根据测定的声学数据建立了韵律词音节数与时长分布差异之间的函数关系，可以为语音合成和语音模拟提供一定的参考。本研究存在的不足之处是数据还不够丰富，如果能将测试的每种结构韵律词的数量提高3到4个，增加录音人数，信度会更高，可以建立更为精确的函数关系。尽管如此，该研究在一定程度上揭示了不同韵律词中时长分布的一些规律，可以为我们进一步了解汉语韵律词提供帮助，具有一定的理论和实际意义。

附录

单音节韵律词

1．感叹词

A：今晚吃什么啊？

B：自己去看吧，菜都在桌子上。

A：啊，这么多菜啊！

2．列举

A：你每天都忙些什么啊？

B：我啊，当然是围着柴、米、油、盐转了。

3．单音节＋轻声字

A：房间还缺什么？

B：什么都不缺，就差一张椅子。