ГЛАВА VIII МЕТОДИКА, ПРИМЕНЕННАЯ В НАШЕМ ИССЛЕДОВАНИИ

§ 19. АКУСТИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ

Для исследования механизма речи целесообразно выбрать эффектор->ное звено, так как в нем сочетаются разложенные на элементы речедви-жения и происходит синтез акустического эффекта. Необходимо результаты акустических измерений сопоставлять со всей системой речедвиже-ний с тем, чтобы на основе этих данных сделать выводы о центральном управлении процессом воспроизводства речи. В этой главе будет рассмотрена техническая сторона примененной методики. Вследствие того, что рентгенография и в особенности кинорентгенография и рентгенокимогра-фия до сих пор не применялись в психологии, этим вопросам будет уделено несколько большее внимание.

В акустические измерения должно входить определение интенсивности звука, частоты основного тона, спектра и времени. Для наших целей 'Прежде всего надо было зафиксировать слоговую динамику, поэтому в качестве индикатора был выбран быстродействующий измеритель уровня — аппарат Неймана или, как его часто называют, «самописец». Этот прибор записывает: а) уровень звукового давления в децибелах с точностью до + 1 об, б) отмечает длительность звучания и паузы с точностью до 0,2 секунды ¹. Самописец менее пригоден для точных измерений абсолютных. величин, например для определения средних, мгновенных и пиковых мощностей звука, но незаменим для сравнительного анализа слоговой динамики. Возможности его применения к изучению речевого процесса оценены еще недостаточно. При произнесении отдельных слов он с полной точностью фиксирует слогоразделы и отчетливо показывает разносиль-.ность слогов. При произнесении фраз, вследствие инертности прибора, которая может быть учтена полностью, слогоразделы сглаживаются. Однако сравнительный анализ слов, произнесенных отдельно, и тех же слов, произнесенных во фразе, дает возможность судить о фразовых 'перестройках в звуковой оболочке слова «а основании различия слоговых профилей двух записей. Значительным преимуществом' прибора является также и то, что.он ведет запись по разграфленной на децибелы сетке. Это обстоятельство позволяет оценить ступени прироста интенсивности в равно-мерной шкале. Если перед самописцем включить в цепь усилитель-шумомер, учитывающий в среднем завалы интенсивности при изменениях частоты основного тона, то запись выравнивается примерно по кривым равной громкости и приближается к уровням среднего

¹ Более подробное описание этого прибора и приципиальная схема даны в статье автора «Восприятие ударения в словах русского языка», «Известия АПН РСФСР», 1954, вып. 54, стр. 18.

Н. и. Жшшга

нормального уха. Вероятность получения таких именно записей увеличивается, если, как в наших опытах, они проводятся в сжатом диапазоне обычной громкой речи от 60 до 75 дб.

Для измерения частоты основного тона применялся электромагнитный рекордер, позволяющий регистрировать частоту в пределах от 50 до 2500 кол/сек, что для речевых наблюдений вполне достаточно Ч Этот рекордер является портативным, упрощенным осциллографом для регистрации частот основного тона в пределах речевого диапазона. Запись производится на закопченной ленте большого кимографа. Удобство прибора состоит в том, что при его помощи можно проанализировать по основному тону относительно большие отрезки речи, состоящие из ряда фраз.

Для получения звуковых спектров применялся автоматический спектрограф, сконструированный в лаборатории экспериментальной фонетики и психологии речи МГПИИЯ, где и проводилась эта часть работы. Выше указывалось, что в речевой динамике звуковые спектры все время меняются, в зависимости от их места в составе слова и слова в составе фразы. Необходимо уловить эту изменчивость. Комплексная методика требует прежде всего учета динамики речи. Речевой звук длится меньше чем 0,2 секунды, но и за это краткое время его спектр закономерно меняется, поэтому для учета динамики нельзя было применить такой спектрометр, при помощи которого обычно производятся аналогичные акустические измерения и -который срабатывает за время *в 1 минуту. Нельзя было пользоваться также и методом срезания полос частот сверху и снизу, так как и при этом получился бы лишь статический срез данного звука за весь период его длительности и, кроме того, учитывалась бы только полоса частот без регистрации относительных амплитуд составляющих. Для установления динамики звука необходим быстродействующий автоматический спектрометр. Именно такой прибор и был в нашем распоряжении.

Устройство такого спектрометра состоит в следующем. От микрофона напряжение поступает на входной усилитель, делитель напряжения и 23 фильтра. Назначение делителя состоит в том, чтобы подобрать для каждого из фильтров необходимое рабочее напряжение. Сигнал, пройдя через фильтр, детектируется специальным устройством у каждого фильтра и сохраняет на выходе напряжение, пропорциональное своему значению. Каждый из фильтров связан с коммутатором-кольцом, по которому скользит токоснимающая щетка со скоростью 60 оборотов в секунду. За Veo секунды щетка сделает один оборот и встретится один раз с контактом № 24, который имеет постоянное значение по величине отрицательной полярности и поэтому служит для отметки завершения полной окружности, скользящей по контактам токоснимающей щеткой. Эти отметки отделяют кадр за кадром периоды в 16 миллисекунд, в каждый из которых токоснимающая щетка проходит по контактам, связанным с каждым из 23 фильтров в порядке убывания их номеров. На выходе получается напряжение, характеризующее: а) частотное и б) амплитудное значение гармонических составляющих сложного звука. Частотное значение определяется по номеру фильтра, амплитудное — по величине напряжения. На выходе включается усилитель постоянного тока. Для графической регистрации полученных таким образом сигналов они поступают на шлейфовый осциллограф. На одном из Шлейфов записывается спектрограмма, на другом — отметка времени и на третьем, в случае необходимости, суммарная осциллограмма сложного звука. В дальнейшем спектрограмма обрабатывается на приборе для чтения микрокниг.

¹ Электромагнитный рекордер сконструирован в лаборатории экспериментальной фонетики и психологии речи под руководством проф. В. А. Артемова и доктора технических наук Л. А. Ильина. Запись на рекордере производилась в этой же лаборатория.

Вся спектрограмма разбита по кадрам отметчиком 24-го контакта. Внутри кадров отмечаются импульсы напряжения от каждого из 23 фильтров. Путем прикладывания линейки по горизонтали кадра устанавливается номер фильтра, другой линейкой по вертикали устанавливается амплитуда наличной частоты в условных единицах длины. По этим дан-Р1ЫМ может быть составлен спектр в микроинтервалах времени, т. е. за период 16 миллисекунд. Спектрометр измеряет частоты в пределах от 62 до 5430 кол/сек. Во всех приводимых в этой работе спектрах указаны лишь номера фильтров. Соответствующие им полосы частот могут быть определены по таблице 3.

Таблица 3

УКАЗАТЕЛЬ РАСЧЕТНЫХ ДАННЫХ ЗВУКОВОГО СПЕКТРОМЕТРА

	СЗ о, H hû ч,0l a £-&	Резонансная частота	Граничная частота	Полоса пропускания
				ПО

При обработке спектрограмм возникает вопрос о том, какой из кадров принять за исходный пункт сравнения. Возможны два решения — или выбрать те средние два-три кадра, в которых звук приобретает наибольшую устойчивость, или учесть всю длительность звука в составе меняющихся спектров. Для поставленных в этой работе целей было целесообразнее встать на второй путь. Полученные спектральные данные обрабатывались статистически — устанавливалась частость встречаемости импульса на соответствующем фильтре, средняя величина амплитуды импульса и квадратичная ошибка по амплитуде. Усреднение величин, во-первых, позволяло учесть сумму спектров на протяжении длительности данного звука и, во-вторых, уменьшало погрешности аппарата при определении величины амплитуд составляющих.

Процедура записи состояла в следующем. В процессе рентгенографии органов речи перед испытуемым ставился микрофон и производилась запись произнесения на магнитофоне. Таким образом, получалось два Документа — рентгенограмма и запись звука, который мог быть проанализирован по спектру, основной частоте, интенсивности и длительности.

.11*