Cấu trúc formant của nguyên âm tiếng việt trong kết hợp với âm tắc và thanh điệu trên cơ sở khảo sát thực nghiệm

MỞ ĐẦU LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Tiếng Việt ngơn ngữ thuộc loại hình đơn lập, âm tiết đơn vị hồn chỉnh độc lập, đơn vị cuối việc phân xuất đơn vị lời nói, đồng thời âm tiết sở để phân tích cấu trúc kết hợp âm vị Các âm vị tiếng Việt có ba loại: nguyên âm, phụ âm điệu Nguyên âm phụ âm âm vị tuyến tính, chúng kết hợp với theo trật tự trước sau trình phát âm Chúng âm vị phân tách thành đơn vị nhỏ hơn, nên gọi âm vị đoạn tính Trái với loại âm vị trên, điệu âm vị phi tuyến tính, bao trùm tồn âm tiết gắn liền với âm tiết suốt q trình phát âm Thanh khơng thể chiết khỏi âm tiết được, mà thiết phải gắn với âm tiết, nên cịn gọi âm vị siêu đoạn tính Chính vai trị âm tiết nên từ lâu nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu đơn vị này, đặc biệt phương pháp thực nghiệm Các cơng trình thực nghiệm công bố nhiều nghiên cứu hệ điệu formant nguyên âm đơn Có thể coi Lê Văn Lý người nghiên cứu thực nghiệm điệu Những nghiên cứu thực nghiệm điệu tiếng Việt cịn kể: Nguyễn Hàm Dương (1962); Han Mieko(1968), Hoàng Cao cương (1982); Cao Xuân Hạo (1986), Vũ Kim Bảng (1984), Nguyễn Văn Lợi, Vũ Thanh Phương, Andrea Phạm Hoa Những nghiên cứu thực nghiệm formant tiếng Việt kể: Nguyễn Văn Ái (1973, 1974); Vũ Kim Bảng (2002) Tuy nhiên, phạm vi âm tiết tiếng Việt, xét đặc trưng âm học nó, cịn có số vấn đề chưa đề cập tới, là: mối quan hệ hay vai trị âm đầu âm cuối nguyên âm (formant) điệu (âm vực đường nét) Những kết nghiên cứu có giá trị mặt lí thuyết ứng dụng thực tiễn Trong vịng 50 năm qua, công nghệ thông tin phát triển nhanh chóng mạnh mẽ Trong xu hướng chung với vai trị mạng Internet thơng tin di động viễn thơng nói riêng, phát triển hệ tự động nhận dạng tổng hợp tiếng nói nhu cầu tất yếu Trên giới có phần mềm thương mại thuộc lĩnh vực dành cho tiếng Anh như: IBM Via Voice, Dragon Naturally Speaking, L&H Voice Xpress Gần nhất, hãng Microsoft cơng bố việc tích hợp VUI (Voice User Interface) thay cho GUI (Graphic User Intreface) truyền thống vào phiên điều hành Windows hệ Tại Việt Nam, nội dung nghiên cứu nhận dạng tiếng Việt đề cập tới từ năm 1981 Bắt đầu từ năm 1991 nay, chương trình, đề tài khoa học công nghệ, vấn đề nhận dạng tổng hợp tiếng Việt nội dung ưu tiên Gần đây, nhiều đề tài cấp nghiên cứu phát triển công nghệ nhận dạng tổng hợp xử lí ngơn ngữ tiếng Việt có kết đột phá lĩnh vực Trong giai đoạn nay, vấn đề xử lí tiếng Việt cho tổng hợp nhận dạng nhu cầu cấp bách địi hỏi có nghiên cứu thực nghiệm cụ thể ngữ âm tiếng Việt Từ tiền đề lựa chọn đề tài: Cấu trúc formant nguyên âm tiếng Việt kết hợp với âm tắc điệu (Trên sở khảo sát thực nghiệm) làm đề tài luận án 2 TỔNG QUAN 2.1 Những nghiên cứu formant nguyên âm giới Formant cấu trúc formant nguyên âm lĩnh vực nghiên cứu mang tính ứng dụng cao thực nhiều ngôn ngữ giới Theo hướng nghiên cứu này, người ta thu nhiều thành cơng có kết nghiên cứu ứng dụng vào cơng nghệ xử lí tiếng nói: phần mềm tổng hợp tiếng nói thực phương pháp tổng hợp formant tích hợp vào tiện ích điện thoại di động, hộp thư trả lời tự động, xếp hàng tự động Những tiến điều kiện kĩ thuật nay, đặc biệt phát triển công nghệ thông tin cho phép nhà khoa học nghiên cứu cách tồn diện có hệ thống đặc trưng âm học ngôn ngữ nói chung nguyên âm nói riêng Vào kỉ thứ 19, nhà khoa học nhận thấy vai trò cộng hưởng máy phát âm, đặc biệt cấu trúc formant nguyên âm việc tạo máy phát âm nhân tạo, tiền đề cho máy tổng hợp lời nói phần mềm tổng hợp bắt chước giọng nói người năm sau Các nhà ngữ âm học kĩ sư tin học lĩnh vực cơng nghệ tiếng nói quan tâm đến ba khía cạnh formant lời nói tự nhiên: đặc điểm cấu trúc formant, đặc điểm địa phương (regional characteristics), đặc trưng cá nhân người nói (subject characteristics) Đặc điểm cấu trúc âm học formant nghiên cứu khảo sát sâu kĩ nhiều ngôn ngữ khác mà điển hình tiếng Anh Việc lập đồ âm học nguyên âm tiếng Anh thực cách dùng tần số formant nguyên âm làm sở Việc lập đồ nguyên âm tiến hành sau xuất máy phân tích phổ lời nói, hai tác giả Peterson Barney tiến hành vào năm 1952, tác giả phân tích tập hợp gồm 10 nguyên âm đơn người nói tổng số 76 người gồm nam, nữ trẻ em [126, tr 175] Các tác giả người khác có thực hố mặt ngữ âm khác phát âm nguyên âm họ, họ trì đối lập hệ thống cách bình thường Vì vậy, hai người phát âm thay đổi hình dáng khoảng cách nguyên âm, giá trị formant âm / /, chẳng hạn, người gần với giá trị formant âm / / người kia; hai người thể nét khu biệt âm học thoả đáng / / / / hệ thống nguyên âm họ Bên cạnh đó, người khác có trường độ riêng máy phát âm, khác biệt có ảnh hưởng cố hữu lên mơ hình giá trị formant theo nhiều cách mà người phát âm thực kiểm sốt Vì khơng có phân biệt tuyệt đối mặt âm học nguyên âm cận kề gần nhiều người khác Là người sử dụng ngôn ngữ người khơng gặp khó khăn việc giải vấn đề này, có thể, cần mẫu lời nói nhỏ người nói bình thường hệ thống nguyên âm người Nói cách khác, điều chỉnh đồ tất người, có vùng chung định phụ thuộc vào giới tính, tuổi tác giọng nói vùng phương ngữ [126, tr 178] Khi nghiên cứu tần số formant phía trên, Peterson Barney (1952) tiến hành thu âm nguyên âm tự nhiên từ bắt đầu /h/ kết thúc /d/ nhiều người khác (đàn ông, phụ nữ trẻ em), tác giả phân tích cấu trúc formant nguyên âm này, hình thành nên nghiên cứu thẩm nhận cách dùng ghi âm tương tự Từ phân tích hai ông, đến công trình Shepard (1972) sau này, đâu có nhầm lẫn thẩm nhận chúng có liên quan mật thiết với gần gũi âm học xác định ba formant thấp Tư liệu họ cho thấy mức thay đổi đáng kể nguyên âm coi điển hình gối lên nguyên âm khác Các tác giả thay đổi nhiều nguyên âm khác formant chúng dựng lên so sánh với [126, tr 176] Những tư liệu mở khía cạnh quan trọng hoạt động tiếp nhận nguyên âm, đặc biệt chất hệ thống formant liên quan đến giá trị tuyệt đối chúng Họ lưu ý có đa dạng thuộc tính âm học nguyên âm trẻ em, phụ nữ đàn ông nảy sinh từ khác biệt độ dài máy phát âm, đa dạng khác biệt cá thể máy phát âm thay đổi mang tính thói quen quan phát âm Kết nhiều nhà nghiên cứu lập thuật toán nhằm chuẩn hoá nét biến thể tư liệu, sở khác biệt trường độ máy phát âm Thí nghiệm Ladefoged Maddieson chứng minh tần số formant xác định đặc trưng âm vị học hệ thống nguyên âm Bằng việc dùng lời nói tổng hợp, họ chứng minh hệ thống nguyên âm câu bị dịch chuyển người nghe thẩm nhận di chuyển mang tính hệ thống nguyên âm vào đường giao âm học nguyên âm khác xét mặt âm vị học Ví dụ: nguyên âm từ head (cái đầu) bị làm cho nghe thành nguyên âm từ hid (trốn) tần số formant tất nguyên âm khác bị hạ xuống Dường người nghe tiếp nhận cách bình thường người nói vài từ ban đầu mà họ nghe thấy [109, tr 74] Bên cạnh kết nghiên cứu cấu trúc formant tiếng Anh cấu trúc formant nguyên âm tiếng Thụy Điển nghiên cứu kĩ lưỡng cơng trình G Fant cộng (1959) Việc khảo sát thực nghiệm thực với nhóm 24 sinh viên nam Viện Kĩ thuật Hoàng gia, người tham gia khóa học truyền thơng, họ đọc danh sách nguyên âm độc lập tiếng Thụy Điển bao gồm: /o, a, ă, e, i, y, u, o / với khoảng cách 1,5 giây âm Tương ứng với bảng phiên âm quốc tế IPA kí tự phát âm /u:, o:, a:, e:, y:, i:/ Tần số formant đo qua lọc mẫu phổ vị trí thời gian 1/4 độ dài nguyên âm Mục đích nghiên cứu Fant tập hợp liệu liên quan đến tần số formant nguyên âm tiếng Thụy Điển Những nghiên cứu Fant (1959) nhằm phục vụ ứng dụng công ty điện thoại Erricson từ năm 1946 đến 1948 Thời gian đầu nguyên âm nghiên cứu thể khoảng thời gian giây để thực dải phân tích tần số Những nghiên cứu bước đầu Fant có hạn chế việc tạo giọng nói tổng hợp cách đặn giọng thể giống tiếng hát lời nói Trong nghiên cứu tiếp theo, liệu bổ sung giọng nói trẻ em phụ nữ, giới hạn nghiên cứu gồm nguyên âm dài [92, tr 1] Ngồi ra, cơng trình “Stops in CV”, Fant mô tả ảnh hưởng phụ âm tắc đến formant nguyên âm tiếng Thụy Điển trường độ vùng tần số phụ âm nguyên âm Năm 1998, Manjari Ohala John J Ohala tiến hành khảo sát tương quan chuyển tiếp (formant) cấu trúc VC phụ âm tính (trong V ngun âm /a i u/ C phụ âm /p t t k/) với mức độ lẫn lộn thính giác đối lập vị trí tiếng Hindi Bằng thủ pháp thử sai, tác giả đánh giá vai trò chuyển tiếp formant VC độc lập với giải phóng âm tắc [124, tr1] Năm 1999, James J.Hant Abeer Alwan nghiên cứu lập mơ hình cho chuyển tiếp formant bối cảnh nhiễu Đánh giá cao vai trò định chuyển tiếp formant việc nhận vị trí cấu âm phụ âm, tác giả đưa giả định chuyển tiếp formant “nhúng” vào môi trường nhiễu, tiến hành xác định ngưỡng trượt lướt điệu (tone glides) đường formant cá thể tần số khác nhau, có trường độ khác Kết nghiên cứu cho thấy ngưỡng độc lập với mức tần số phụ thuộc vào trường độ tần số trung tâm chuyển tiếp [96, tr 1896] Năm 1958, viết Effect of Third-Formant Transitions on Perception of Voiced Stop Consonants đăng The Journal of Acoustical Society of America, Vol 30, No 2, 122-126, tác giả dựa lời nói tổng hợp (synthetic speech) tiến hành thực nghiệm đến nhận xét “chuyển tiếp formant thứ ba chìa khóa cho việc thẩm nhận âm /b d /”, “sự đa dạng chuyển tiếp formant thứ ba tương ứng cặp đôi với chuyển tiếp formant thứ hai vị trí đầu trước nguyên âm /i/ / /” Từ kết miêu tả chuyển tiếp mức độ ổn định formant thứ ba tác giả đến nhận xét “sự tồn locus formant thứ ba tương tự với locus tìm thấy trước formant thứ thứ hai” [103, tr 124] Cũng năm 1958, P.C Delattre, A M Liberman, F S Cooper qua khảo sát âm xát tiếng Anh Mĩ, cho chuyển tiếp formant tương liên âm học vị trí cấu âm Tác giả tổng kết nghiên cứu có trước cho có hai loại tín hiệu âm học để nhận vị trí cấu âm phụ âm: đặc trưng thể, có âm tắc (stop) ,âm xát, âm tắc xát, điểm mà tỉ lệ tần số tiếng ồn hay tiếng rít tạo điểm rít, hai chuyển tiếp hay biến đổi (sự thay đổi tần số tương đối nhanh) formant thứ hai thứ ba Trong viết này, tác giả khẳng định chuyển tiếp formant thứ hai thứ ba dấu hiệu nhận dạng vị trí cấu âm phụ âm theo hướng chuyển dịch tần số [87, tr 773] Năm 1955, nhóm tác giả viết "Acoustic Loci and Transitional Cues for Consonants" cho nghiên cứu tổng hợp tiếng nói trước mơ tả q độ formant thứ hai tiêu điểm cho nhận dạng phụ âm tắc mũi Kết thí nghiệm đơn giản hóa giả định rằng: phụ âm có nét đặc trưng vị trí tần số cố định, tiêu điểm cho formant thứ hai, tương ứng với vị trí cố định chế tạo phụ âm Trên tảng đó, dấu hiệu độ xem "những biến động (sự vận động)" từ tiêu điểm tới trạng thái bền vững nguyên âm Thí nghiệm viết cung cấp thêm chứng liên quan đến tồn vị trí tiêu điểm formant thứ hai cho phụ âm tắc hữu /b, d, g/ Ở xuất tiêu điểm cho /d/ 1800 cps cho /b/ 720 cps Một tiêu điểm cho /g/ chứng minh nguyên âm bên cạnh có formant thứ hai khoảng 1200 cps Đối với phụ âm tắc hữu thanh, thời kì q độ khơng thể bắt đầu tiêu điểm từ điểm đến vị trí cố định nguyên âm Đúng là, nghe phụ âm cách thích hợp, phần đầu đoạn độ phải khoảng lặng Và nghiên cứu rằng, tổng hợp lời nói phụ âm tắc hữu tổng hợp tốt cách tạo trường độ thời gian khoảng lặng cân với trường độ đoạn độ [88, tr 771] Năm 1995, nghiên cứu chuyển tiếp formant âm tiết đầu có kết thúc nguyên âm âm tiết thứ hai có nguyên âm âm đầu chuỗi kết hợp hai âm tiết tiếng Trung Quốc chuẩn nghiên cứu, (Yan Jingzhu) Trong nghiên cứu 661 chuỗi kết hợp âm tiết tiếng Trung âm tiết đầu có kết thúc nguyên âm âm tiết thứ hai bắt đầu nguyên âm (VV) người ngữ nam nói tiếng Bắc Kinh tạo ra, âm tiếng nói chuỗi kết hợp âm tiết phân tích máy Kay Sonagraph 5500 Kết cho thấy chuyển tiếp formant hình thành kết hợp âm tiết Tần số formant có giá trị điểm bắt đầu chuyển tiếp cân với formant nguyên âm hạt nhân âm tiết đầu [97, tr 42] Đặc điểm địa phương formant quan tâm nghiên cứu phương diện tìm đặc trưng phương ngữ thể cấu trúc formant Theo hướng này, người ta quan tâm đến khác biệt vùng địa phương formant ngơn ngữ Ví dụ viết "Tần số formant nguyên âm âm tiết /hVd/ lời nói phụ nữ người miền Nam Australia" Andrew Butcher, năm 2006.Trong khoảng thời gian năm (2002 - 2006) nguyên âm ghi âm sinh viên năm thứ hai chuyên ngành bệnh học lời nói trường đại học Flinder Adelaide Trong nghiên cứu này, liệu bao gồm phụ nữ trẻ, người lớn lên miền nam Australia (n = 92, độ tuổi trung bình 22 tuổi), đa số họ huấn luyện Trước phát âm danh sách từ có cấu trúc /hVd/ chuẩn bị trước ba dấu hiệu nguyên âm đọc từ danh sách ngẫu nhiên (năm 2006, n = 22 ghi âm cộng thêm vào từ "Who'll (ai sẽ) " theo trật tự tạo dấu hiệu tha âm vị trước bên /u/) Trong tất trường hợp lời nói ghi âm trực tiếp ổ cứng máy vi tính mơi trường n tĩnh, số hóa 22,5kHz, với độ phân giải 16 - bit Tần số formant đo từ hiển thị LPC, điểm đo xác định liên quan tới dải phổ rộng, sử dụng chương trình SIL phân tích tiếng nói (phiên thuộc 1.5 đến 2.7) Formant đo phân chia đặn F1 lớn nguyên âm mở F1 nhỏ cho nguyên âm đóng Nguyên âm đóng /i/ /u/ trường hợp đặc biệt thường không đạt tới F1 nhỏ nguyên âm kết thúc hoàn toàn Kết miêu tả giá trị trung bình formant thu cho tất nguyên âm bao gồm nguyên âm đơn nguyên âm đôi người miền nam Australia [81, tr 450] Đặc trưng cá nhân người nói thể cấu trúc formant bao gồm giới tính, độ tuổi người mắc tật phát âm nói lắp, nói ngọng hay phẫu thuật quản Và mơ hình chuyển tiếp formant đặc thù cá nhân thể vài tổ hợp âm học "Cấu trúc formant nguyên âm tạo người có tật nói lắp với tốc độ nói nhanh bình thường" Trong nghiên cứu tác giả Martine Toda, Shinji Maeda, Micheal Aron, Marie-Odile Berger phân tích phần cố định hai formant F1 F2 cấu trúc CV, chứa nguyên âm /a, i, u/ phát âm với hai tốc độ nhanh bình thường, hai nhóm: điều trị tật nói lắp khơng điều trị tật nói lắp Quỹ tích tính tốn để quan sát khả khác đồng cấu âm ba nhóm Dữ liệu phân tích bộc lộ giảm bớt khoảng cách nguyên âm cho người mắc tật nói lắp lời nói bình thường Khi tốc độ lời nói tăng lên, dễ nhận thấy khoảng cách ngun âm khơng giảm nhóm người nói sau, tương phản với cách xem xét người nói lắp với tốc độ nhanh [134, tr 357] 2.2 Những nghiên cứu formant nguyên âm tiếng Việt Nghiên cứu formant nguyên âm tiếng Việt tác giả người nước Han Mieko (1968) đề cập đến thực loạt nghiên cứu âm vị học ngôn ngữ châu Á Cụ thể, cơng trình "Studies in phonology of Asian Languages: Vietnamese Vowel" 11 nguyên âm đơn tiếng Hà Nội nghiên cứu mô tả F1 F2 11 nguyên âm đo, phân tích, cuối tác giả đến kết luận có chi phối ảnh hưởng yếu tố khác tính phụ âm tính đến chất lượng nguyên âm Khi thực nghiên cứu trường độ cố hữu 11 nguyên âm đơn tiếng Việt, kết nghiên cứu Han Mieko cho thấy có ảnh hưởng 10 ... âm theo bảng từ Nguyên âm chọn làm thực nghiệm nguyên âm đơn dài, xuất kết hợp với điệu, kết hợp với phụ âm kiểu cấu trúc âm tiết khác (CV, VC) Các kiểu cấu trúc âm tiết khảo sát luận án có nguyên. .. tiếp formant F1, F2 nguyên âm kết hợp phụ âm /ŋ/ 4.3 Tiểu kết Từ kết khảo sát trên, đưa số nhận xét cho cấu trúc formant nguyên âm kết hợp với hai nhóm phụ âm cuối tắc 52 so sánh với formant nguyên. .. nguyên âm phụ âm mà chưa xét đến trường hợp có âm đệm kèm Cụ thể kiểu cấu trúc âm tiết tiếng Việt khảo sát sau: + Kiểu cấu trúc âm tiết (V) bao gồm nguyên âm đơn tiếng Việt kết hợp với điệu: i,