朗读、复述与自述状态下的言语呼吸研究

张锦玉

(北京华文学院 专修部，北京 102206)



朗读、复述与自述状态下的言语呼吸研究

张锦玉

(北京华文学院 专修部，北京 102206)

文章运用呼吸带传感器(TSD 101)，通过呼吸和声学实验分析了10位被试在朗读、复述和自述三种言语状态下的呼吸特征以及呼吸单位与韵律单位的对应情况.结果发现，在三种言语状态下，尽管呼吸曲线存在差异，但呼吸单位都可以分为呼吸群、呼吸段和呼吸节三级，且不同呼吸单位均有较为明显的参数特征.在朗读状态下，三级呼吸单位分别对应于话语、语调短语和韵律短语三级韵律单位，但在自述状态下，呼吸单位与韵律单位的对应情况较为复杂.研究表明，呼吸单位特征与认知和言语任务的复杂程度紧密相关，言语任务越复杂，认知难度越大，耗费的心理资源越多，呼吸的表现就越多样、越复杂.

言语；呼吸；韵律；认知

0　引言

呼吸是人类的一种重要生理机能，呼吸系统的首要功能就是与外界发生气体交换，为人体内的血流提供氧气.此外，人类呼吸系统的另一个重要的功能就是为说话提供原始动力，满足言语交际的需求，因此，呼吸是人类“说话的三部曲”之一[1].鉴于呼吸系统对言语产生的重要作用，学界对该领域的研究也高度关注.一些研究已经发现，言语呼吸与平静呼吸有着迥然不同的特点，呼吸在话语理解和韵律产生中都有着重要的作用[2-8].

实际上，在不同言语状态下，人类呼吸特征也表现出一定的差异.Conrad和Sch(nle曾对三种情况下四种言语任务中呼吸运动的形式*“三种情况”分别为speaking aloud(大声朗读)、articulating subvocally(无声唇读)、quiet performance by trying to exclusively ”think” the tasks(默想)；“四种任务”分别为spontaneous speech(自由说话)、reading(朗读)、serial speech(连续言语)、arithmetic(计算).进行了研究,结果发现被试从平静经由默想、无声唇读直至朗读，期间呼吸的状况是由平静呼吸形式逐渐且连续向言语呼吸的方向转变的.说明人类的呼吸是受到语言系统影响的，这种影响在有声言语和无声言语的状态下都会发生[9].McFarland也对不同状态下的言语呼吸进行了探索，较之前者研究，McFarland还涉及到了听者的呼吸状态.研究发现，吸气时间对于区别安静和言语呼吸最为敏感，而在两种对话(剧本对话和自由对话)状态下，听话时的呼吸运动形式与言语时的十分相似，且在话轮转换的起始处往往能够观察到呼吸的规律性变化[10].

以上两个研究说明，人类内部言语的心理表现和复杂程度会影响言语呼吸形式的活跃度，交际任务或交际话题的改变会伴随着呼吸信号的改变.这种呼吸的改变在听话人和说话人身上都有体现.可见言语交际的过程可以被言语呼吸所反映.

在此基础上，学界对朗读和自由谈话时的呼吸进行了不少研究，发现呼吸在不同言语状态下的特征是存在区别的，且呼吸参数与语音时长、基频、停延等声学特征有关[11-15].不过，前人的研究虽指明了言语呼吸与韵律和声学之间存在联系，但是并未明确不同言语状态下各呼吸单位的参数特征以及呼吸单位与韵律单位的确切对应关系.因此，本文拟采用生理实验的方法，研究朗读、复述、自述状态下的呼吸特征及其与韵律的对应关系.

1　实验方法

本实验选取10名被试(5男5女)，平均年龄26岁，无呼吸疾病.朗读材料为小故事“北风跟太阳”，被试实验前要充分练习，再以中等语速朗读；复述任务不为被试提供文本，请被试根据记忆对“北风跟太阳”进行复述；自述任务为做一分钟左右的自我介绍，实验前不告诉被试本次实验的任务，以保证自述时的自然状态.

本实验的语音文件由Audacity软件录制，音频采样率为11 025 Hz，16位单声道.呼吸数据使用MP150数据采集系统3.0版采集，后期数据采用该仪器自带软件Acqknowledge进行分析.

图1是一段呼吸曲线，其中横轴表示时间，纵轴表示由呼吸引起的电压变化幅度.曲线中的上升段表示吸气，下降段表示呼气.本实验使用的参数主要有吸气时长Ti、呼气时长Te、吸气幅度Ci、呼气幅度Ce、吸气斜率Ki、呼气斜率Ke，这些呼吸参数均可由MP150系统测得并计算得到.

图1　呼吸曲线示例图

由于不同被试呼吸幅度的绝对值不同，因此要进行比较，就需要将绝对的呼吸幅度相对化.这里我们采用“呼吸度(H值)”[14]进行计算，即：H=(P-Vmin)/(Pmax-Vmin).

其中，P为某点的呼吸幅值，Pmax为被试呼吸中的最大峰值，Vmin为呼吸中的最小谷值，H即为该点的呼吸度.H值越大，呼吸度越大，呼吸幅度也越大；H值越小，呼吸度越小，呼吸幅度也越小.本文中的呼吸幅度均换算为H值进行计算.

用Acqknowledge软件对呼吸数据采集完成后，我们根据起伏特征和呼吸幅度的大小将呼吸曲线划分为呼吸群、呼吸段、呼吸节三类，其中呼吸群是表现为全呼吸的段落；呼吸段是表现为半呼吸的段落；呼吸节是表现为微呼吸的段落*峰谷差在0.5以上的为全呼吸，在0.2-0.5之间的为半呼吸，在0.2以下的为微呼吸.[14].将相应的数据进行分类统计后，再把生理上的呼吸单位与语言中的韵律单位进行对比，从而确定二者之间的对应关系.

2　结果和讨论

2.1不同言语状态下呼吸曲线特征分析

呼吸是一种具有个性化特征的生理活动，不同人平静状态下的呼吸在深度、频率、时长等参数上的表现也是不同的.而言语呼吸不仅受个人呼吸习惯的影响，而且更要受到语言、心理、认知、情感等诸多方面的制约，从而表现出更为复杂的呼吸特征.不过，尽管不同人之间存在很大的差异，但他们在朗读、复述和自述时的呼吸仍表现出一定的共性.这正是由人在交际时的语言和认知心理的相似性所决定的.因此，我们就可以通过观察那些看似十分不同的呼吸曲线而得到一些普遍的、规律性的言语呼吸特征.

图2　不同言语状态下的呼吸曲线

图2是某被试在三种言语状态下的呼吸曲线.通过观察我们发现，这三组曲线既有相同点又有不同点.总的来说，三组曲线都出现了多种呼吸峰型，如陡升型曲线、缓降型曲线[14]等等，均与平静呼吸时的那种正弦曲线区别明显.从呼气和吸气过程看，呼气相显著长于吸气相，部分呼吸比值可高达1∶8～1∶10；言语时的呼吸量比平静时显著增加.但一般来说，平均吸气幅度要小于平均呼气幅度；言语呼吸的斜率变化较大，一般，吸气相的斜率较呼气相的要大.

然而，同为言语活动，三种状态下的呼吸曲线的不同点也十分明显.朗读时，呼吸曲线中一般没有特别明显的峰谷离群值，整体表现比较整齐，呼吸曲线基本平衡地分布于基线上下，单位时间内的呼吸次数也比较少，规律性和可预测性也比较强.复述时，呼吸曲线渐趋复杂，呼吸曲线中可能会有一些明显的峰谷离群值，曲线中偏离基线的成分增多，呼吸频率也比朗读时有所提高，表现为细小呼吸段落数量的增加，如图2复述呼吸曲线的前半部分.自述时呼吸曲线的形式最为复杂，不同被试间呼吸曲线的个体差异也非常大，这时的峰谷离群值出现较多，离群谷值的表现尤为明显，因此曲线对基线的偏离很大，表现为基线明显地分布于图形上方.自述呼吸曲线中不同言语段落的呼吸深度极为不平衡，呈现出浅度呼吸增多与深度呼吸减少共存的情况.由于自述时影响言语呼吸的因素大量增加，因此呼吸段落数大量增加，曲线的规律性和可预测性也大大减弱.

2.2不同言语状态下吸气参数分析

在平静和言语状态下，吸气过程一般都是无声的，但言语状态下的吸气过程却与平静时的吸气过程存在质的差别.因为言语时的吸气段往往对应于言语中的停顿，它是切分言语段落、表达语义的重要手段，是具有语言学意义的韵律成分，所以对言语吸气段的考察就十分有意义[15].本次实验中，我们对三种言语状态下的吸气参数做了统计，由表1可见，朗读、复述和自述时的呼吸单位均可分为呼吸群、呼吸段和呼吸节三级.总体来看，无论朗读、复述还是自述，吸气时长(Ti)、幅度(Ci)、斜率(Ki)这三个参数都表现为呼吸群最大，呼吸段次之，呼吸节最小.对三种言语状态下的吸气参数方差分析显示，不同呼吸单位间吸气时长的主效应差异显著(P<0.001)，吸气幅度的主效应差异显著(P<0.001)，吸气斜率的主效应差异也显著(P<0.01)，且吸气时长与幅度还呈现明显的正相关性.这说明，无论是哪种言语状态，不同呼吸单位的吸气参数均具有各自的特征，互相之间可以区别开来.呼吸单位等级越高，吸气参数越大；呼吸单位等级越低，吸气参数越小.

表1三种言语状态下吸气参数统计表

表1讨论了三种言语状态吸气情况的共性，下面来分析三者的不同.从数值上看，朗读时各级吸气单位的参数都大于复述时的，自述时呼吸群和呼吸段的吸气时长和幅度在三种状态中都是最小的，但是呼吸节的情况例外，无论吸气时长、幅度还是斜率，它们的值都比朗读和复述时要大.由图3可以直观地看到，三种言语状态下呼吸群各参数的差异较为明显，都表现为朗读>复述>自述；呼吸段的参数值则相对集中一些，差异缩小.而到了呼吸节层面，情况发生了变化，表现为自述>朗读>复述.由图3中各曲线的斜率可见，朗读状态下各参数曲线的变化斜率最大，说明朗读时各呼吸单位的吸气参数区分得最好，自述时各参数曲线的变化斜率最小，说明各呼吸单位的吸气参数则更趋于相近，甚至会出现一定的叠合状态.这在十位被试的吸气数据上都有明显的反映.

图3　三种言语状态下不同呼吸单位的吸气参数图

2.3不同言语状态下呼气参数分析

表2三种言语状态下呼气参数统计表

由表2可见，无论朗读、复述还是自述，呼气时长(Te)、幅度(Ce)、斜率(Ke)这三个参数都表现为呼吸群最大、呼吸段次之、呼吸节最小、与吸气的情况一样.方差分析显示，在朗读和复述状态下，不同级别呼气单位在时长、幅度和斜率上的主效应差异均显著(P<0.001)；自述状态下，不同级别呼气单位的幅度差异显著(P<0.05)，而呼气时长和斜率差异不显著(P>0.05).从相关性上来看，无论处于哪种言语状态，呼气时长与呼气幅度均为正相关.这表明，三种言语状态下不同层级呼吸单位特征明显，且各参数都随着呼吸单位等级的提高而增大.不过，自述状态下的呼气时长和斜率存在个例情况.

综合考察三种言语状态下呼气参数的变化，我们发现，朗读和复述时的参数变化趋势较为一致.不同呼吸级别间的参数值差异较大.朗读时参数标准差较小则说明了同一参数数据分布较为集中.而自述时各参数的标准差都大大增加，表现为同一参数内部数据分布离散性加大.同时，自述时不同级别呼吸单位参数平均值的差距均缩小，即：均值靠拢而标准差增加，说明朗读时不同层级呼吸单位的边界清晰，特征鲜明.自述时不同层级呼吸单位间的差异减小，边界表现较为模糊；而复述则是处于朗读和自述之间的一种过渡状态，如图4.

图4　三种言语状态下不同呼吸单位的呼气参数图

综合不同言语状态下呼吸参数的表现，我们认为，尽管朗读、复述和自述都属于言语活动，但是它们所需要的心理资源是不同的：朗读最简单，所需心理资源最少；复述其次，所需心理资源较朗读多一些；自述最难，所需心理资源最多.因此，综合朗读、复述、自述时呼吸参数的特点以及它们的加工难度，我们发现，说话人言语加工的心理难度越小，言语呼吸的规律性就越强，不同层级呼吸单位的数值差异就越大，各呼吸单位内部数据的分布越集中，其特点也就越鲜明，如朗读呼吸.但是，若说话人言语加工的心理难度很大，如自述时，其呼吸的规律性越差，不同层级呼吸单位的数值差异越小，各单位内部数据的分布越分散，各呼吸单位的边界也越模糊.可见，呼吸单位的特点是与言语任务的认知加工紧密相连的.认知加工难度的变化决定着言语呼吸资源的分配，进而影响到呼吸参数的特征.

2.4不同言语状态下呼吸单位与韵律层级的对应

韵律包括不同的层级，它们与语音、语义、语法有着密切的联系.言语中的呼吸也被动地受语句结构、语句意义和情绪的控制，各级呼吸单位是不同的韵律层级在生理上的投影，是韵律、语法等语言单位的生理表现.因此，建立呼吸单位与韵律层级间的对应关系就成为可能.

对于韵律层级的划分，学者们也提出了不同的模型，如Selkirk、Nespor和Vogel的韵律层级模型[16-17].此外，还有一些学者尝试从其他角度对韵律的层级进行划分，如郑秋豫的“阶层式多短语韵律句群(HPG)”架构[18].在这个韵律架构中，呼吸组(BG)被作为介于韵律句组(PG)和韵律短语(PPh)之间的一级韵律单位而提出，首次将呼吸纳入韵律层级考察范围之内.综合以上几种对韵律层级的划分模型并考虑到本研究的特点，我们主要根据Nespor和Vogel的韵律层级模型来考察三级较大的韵律层级：①韵律短语层级，它可以对应于Selkirk的大、小韵律短语和郑秋豫的韵律短语.②语调短语层级，它对应于Selkirk的语调短语层级和郑秋豫的呼吸组.③话语层级，严格地说，这里实际上考察的是郑秋豫模型中的韵律句组.为了保证同一模型间术语的一致性，我们使用“话语”来代替“韵律句组”.

表3三种言语状态下呼吸单位与韵律单位对照比较表

为了考察呼吸与韵律的关系，我们对10位被试在三种言语状态下不同等级呼吸单位的出现位置做了统计，检验它们与韵律层级的对应情况.观察表3中的数据，在朗读状态下，呼吸群(吸气61.6%，呼气54.6%)一般对应于话语层级；呼吸段(吸气：52.4%；呼气：54.8%)一般对应于语调短语层级；呼吸节(吸气：79.3%；呼气：68.6%)一般对应于大韵律短语层级.呼吸单位与韵律单位的对应比较整齐，说明朗读时，被试的呼吸形式、节奏等受韵律影响较大，韵律的心理加工在很大程度上影响呼吸形式的表现.

在复述状态下，被试呼吸单位与韵律单位的对应关系不如朗读状态时那么整齐，呼吸群仍主要对应于话语层级.呼吸段(吸气58.8%，呼气55.1%)主要对应于语调短语层级，但它们在话语层级中的出现频率和数量比朗读时要更多.此外，呼吸节在言语中出现的频率更高，更多地对应于语调短语和韵律短语(吸气64.7%，呼气57.1%)，在话语中的出现次数也有明显增加.这说明，被试在复述状态下将更多的注意力投入到言语的内容上，而呼吸形式受韵律的控制不那么严格了，中、低级呼吸单位被更多地使用，它们对应的韵律级别也有提高，长语句更多地被切分为中等长度且韵律结构较简单的句子，以此来适应心理加工难度增加的需要.

在自述状态下，呼吸单位与韵律单位的对应关系更为复杂.呼吸群在话语层级中的比例较前两种状态有明显的降低，呼吸段仍侧重于对应语调短语，但也有三分之一的情况对应于更高级别的话语层级.呼吸节在三级韵律单位中的出现情况与朗读和复述时有了更明显的差别，主要表现为：①呼吸节数量显著增多.由表3可见，无论是吸气过程还是呼气过程，呼吸节的数量都大大增加，分别出现了99次和110次，多于呼吸群和呼吸段的数量，与朗读和复述时明显不同，成为言语呼吸中数量最多的呼吸单位.说明自述时，呼吸节这类呼吸单位的重要性显著增加.②呼吸单位在与韵律单位的对应分布上有复杂、均化的趋势.在自述状态下，无论是吸气还是呼气，各级呼吸单位与韵律单位的对应分布均没有超过50%的.具体来说，吸气时，呼吸段在与话语和语调短语的对应上相差不大，呼气时，呼吸群在与话语和语调短语的对应上十分接近.而对于呼吸节，无论在吸气还是呼气上，与三级韵律单位的对应都基本维持在27%到37%之间.各级呼吸单位与韵律对应的数值间的差异缩小，呈现出复杂、均化的特点.因此，与朗读、复述不同，自述时呼吸节不仅数量上升，而且其对应的韵律单位形式也更加多样，其地位更加重要.这些都表明在自述状态下，被试使用更多的心理资源去加工、产出言语内容，而韵律对呼吸的控制和规约作用进一步减弱.另外，自述状态下的韵律单位更多地对应于中、低层级的呼吸单位，这说明人在自由说话的情况下更倾向于使用长度短、幅度小的浅层呼吸.

总之，在言语时，人的认知与言语呼吸是密切相关的，言语认知加工的难度不仅影响到言语呼吸参数的大小，而且也决定着言语呼吸单位与韵律单位的对应关系.认知加工难度的提高导致了被试对呼吸监控度的下降.组织言语所耗费的心理资源越多，韵律对呼吸的影响作用就越小，呼吸与韵律的关系愈加疏远，呼吸的复杂度也就越强.

3　结语

本文采用呼吸带传感器(TSD 101)对朗读、复述、自述时的呼吸特征进行了分析，并研究了三种不同言语状态下呼吸节律与言语韵律的对应关系.研究得到如下结论：①人在交际时的语言和认知心理相似性决定了不同被试呼吸曲线的共性特征，朗读、复述、自述状态下的呼吸曲线都具有言语呼吸的特征，但它们在曲线复杂度、峰谷离群值数量、呼吸频率、呼吸深度以及基线偏离度等方面都存在差异.②在三种言语状态下，呼吸单位都可以分为呼吸群、呼吸段和呼吸节三级，且不同呼吸单位均有较为明显的参数特征.呼吸时长与幅度存在显著正相关性，大致说来，呼吸单位等级越高，呼吸气参数越大；呼吸单位等级越低，呼吸参数越小.朗读时不同层级呼吸单位分布集中，边界清晰，特征鲜明.自述时不同层级呼吸单位间的差异减小，边界表现较为模糊.而复述则是处于朗读和自述之间的一种过渡状态.③呼吸单位与韵律单位存在一定的对应性，但这种对应性在不同言语状态下的整齐度不同，其中朗读时三级呼吸单位与三级韵律单位整齐对应，最有规律.复述时呼吸段和呼吸节的出现频率明显增加，二者更多对应于语调短语层级；自述时对应关系的整齐度最低，表现为呼吸节数量显著增多以及呼吸单位与韵律单位对应分布的复杂、均化趋势.

本文的研究证明了普通话言语呼吸与韵律有着密切的联系，同时也随着言语状态的不同而表现出差异，这种差异是由认知和言语任务的复杂程度决定的.言语任务越复杂，认知难度越大，耗费的心理资源越多，呼吸的表现就越多样、越复杂.可见言语呼吸的升降变化是人们在说话时言语结构和意义以及情感表达的伴随现象，反映了说话人在不同言语状态下对韵律单位的理解和处理过程[14].本文的结论可以为语调、韵律研究等提供生理上的参考，同时也有助于揭示心理感知和生理机能在处理韵律结构时的交互作用.

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2016-05-20

本文受到北京华文学院2015年度科研项目(HW-15-B05)的资助.

张锦玉(1983—)，女，河北张家口人，博士，讲师，主要从事实验语音学和华文教学方面的研究.

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1009-2102(2016)02-0010-07