Фізичний аспект у характеристиці звуків

Звук людської мови - фізичне явище. Усі звуки, в тому числі і мовленнєві, - це хвилі, які виникають унаслідок коливання фізичного тіла. Так, звук скрипки чи бандури виникає внаслідок коливання струни.

Звуки людської мови утворюються коливанням голосових зв'язок і приводяться в рух струменем повітря з легенів. Середовищем будь-якого звука є повітря. 

Коливальна хвиля сприймається вухом. Людське вухо здатне сприймати від 16 до 20 000 коливань за секунду, тобто від 16 до 20 000 герців. Поширюється звук із швидкістю 340 метрів на секунду.

Коливання тіла можуть бути ритмічними і неритмічними. Якщо коливальний рух є ритмічним, то утворюються звуки, які називаються тонами (звук струни); якщо неритмічним, то виникають шуми (шелест листя від вітру).

При творенні мовних звуків тони виникають унаслідок коливання голосових зв'язок, шуми - внаслідок подолання повітряним струменем різних перешкод у мовленнєвому апараті. Голосні є тоновими звуками, а приголосні - переважно шумовими.

Акустика розрізняє в звуках силу, висоту, довготу і тембр.

Сила звука залежить від амплітуди (розмаху) коливання: чим більша амплітуда, тим звук сильніший. Так, скажімо, що сильніше ударити по струні, то більшою буде й амплітуда коливання і відповідно сила звука. Сила звука вимірюється белами. Десята доля бела називається децибелом. Гучність шелесту листя дорівнює приблизно 10 децибелам, голосна розмова - 70 децибелам, а звук літака - 100 децибелам.

Висота звука залежить від частоти коливань за одиницю часу: чим більша частота коливань, тим вищий звук. Голосові зв'язки утворюють звуки від 80 (дуже низький бас) до 1300 герців (найвище сопрано, колоратурне сопрано). Вищий голос у жінок пояснюється тим, що в них коротші й тонші зв'язки.

Довгота звука залежить від тривалості звучання.

Сила, висота і тривалість пов'язані з різними типами словесного наголосу в мовах. Є мови з силовим (динамічним), тонічним (музикальним, висотним) і довготним наголосом. Крім того, в деяких мовах довгота є однією з важливих особливостей звуків, за якою вони протиставляються і розрізняються. Наприклад, в англійській, німецькій, чеській та деяких інших мовах розрізняють довгі та короткі голосні.

Особливо важливим для звуків людської мови є тембр (від фр. timbre "дзвіночок") - звукове забарвлення. Тембр виникає внаслідок накладання на основний тон додаткових тонів, які є вищими від основного. Такі тони називають обертонами (від нім. ober "верхній, вищий"). Якщо основний тон дорівнює 100 герцам, то виникають обертони в 200, 300, 400 герців.

В утворенні тембру провідну роль відіграє резонатор - порожнє тіло з твердими стінками й отвором певного розміру (для музичних інструментів - їх корпус, у людини - порожнина рота, носа і глотки). Самі обертони є слабкими, але їх звучання може бути посилене резонатором - тілом, у якому відбувається явище резонансу.

Явище резонансу (фр. resonance від лат. resonans "той, що звучить у відповідь") полягає в тому, що коливання звучного тіла викликають коливання іншого тіла, яке перебуває в замкнутому просторі (в порожнині). Так, скажімо, гучний звук у горах відбивається (резонує) відлунням; якщо камертон, який звучить, наблизити до іншого камертона, то той також почне звучати.

Як уже зазначалося, резонатором при творенні звуків мовлення є порожнина рота, носа і глотки, яка під час вимови різних звуків змінює свою форму й об'єм, що зумовлює появу різних резонаторних тонів, тобто утворення різних звуків. Зміна форми резонаторів, яка посилює певний обертон, визначає відмінності в тембрі звука. Два звуки можуть бути однаковими за основним тоном, але різними за тембром.

Звуки мовлення можуть бути розкладені на ряд простих коливань, які утворюють певний спектр. Характерні ознаки спектра, тобто тони звука, які найбільше посилюються впливом резонаторів, називають формантами (від лат. formans "такий, що утворює"). Форманти, якими розрізняються мовленнєві звуки, називають мовленнєвими формантами.

Крім мовленнєвих формант, виділяють голосові форманти, які властиві кожній людині. Голосові форманти залежать від особливостей мовленнєвого апарату різних людей. Вони не впливають на розрізняння звуків, але дають можливість розрізняти людей за голосом.

У кожної людини є свій тембр, але й кожен звук має свій тембр. Тембр - це основний параметр звуків, і вони (звуки) розрізняються передусім за тембром (мовленнєвою формантою).