Formantti

Kohteesta Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun

Formantti on resonanssin vahvistama osaääneistön taajuus[1]. Puheen ja äänen tutkimuksessa sillä tarkoitetaan erityisesti äänen taajuusspektrin amplitudihuippuja[2], eli taajuusalueita, joille akustinen energia on kasaantunut. Formantilla voidaan tarkoittaa myös ääntöväylän siirtofunktiota, joka synnyttää taajuusspektrin amplitudihuiput.[3]

Keskimääräisiä vokaaliformantteja [4]
Vokaali (IPA) Formantti F1 (Hz) Formantti F2 (Hz) Erotus F2F1 (Hz)
i 240 2400 2160
y 235 2100 1865
e 390 2300 1910
ø 370 1900 1530
ɛ 610 1900 1290
œ 585 1710 1125
a 850 1610 760
ɶ 820 1530 710
ɑ 750 940 190
ɒ 700 760 60
ʌ 600 1170 570
ɔ 500 700 200
ɤ 460 1310 850
o 360 640 280
ɯ 300 1390 1090
u 250 595 345

Taajuudeltaan kolmea alinta, ääniväylän muodosta suoraan riippuvaista formanttia merkitään F1, F2 ja F3. Konsonanttien muodostuminen on useiden formanttien summa, mutta yleensä jo alimmat formantit F1 ja F2 riittävät erottamaan vokaalit toisistaan. Havaitun vokaalin laadun ja kahden ensimmäisen formantin välistä yhteyttä voidaan tarkastella esimerkiksi kuuntelemalla täällä, miten ääniväylän ominaisuuksia simuloivat kaistanpäästösuodattimet vaikuttavat synteettiseen äänilähteeseen.

Formantit ovat perustaajuudesta riippumattomia, mutta mikäli perustaajuus on resonanssialuetta ylempänä, formantit voivat kadota. Esimerkiksi sopraanon laulamia vokaaleja on hankala erottaa toisistaan[5].

Formantit ja aivotutkimus[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Aivotutkimuksessa formantteja on käytetty etenkin tutkittaessa foneemien käsittelyä aivoissa. Mikäli aivot kykenevät erottamaan kaksi ärsykettä - tässä tapauksessa äännettä - toisistaan, saadaan tietyissä koeasetelmissa esille aivosähkökäyrällä mitattavissa oleva poikkeavuusnegatiivisuusvaste[6].

Poikkeavuusnegatiivisuusvasteen avulla ollaan selvitetty, että jo sikiöt osaavat erottaa matalataajuuksisia vokaaleja toisistaan[7]. Toistuvan kielelliselle informaatiolle altistumisen myötä vauvan aivoissa alkaa muodostua tämän äidinkielelle ominainen foneemikartta, joka voidaan havaita behavioraalisilla menetelmillä 6-12 kk:n iässä[8].

Foneemikartta auttaa oman kielen äänteiden nopeassa erittelyssä, mutta toisaalta estää vieraiden kielien äänteiden tarkkaa havaitsemista[9][10]. Formanttirajat havaittujen vokaalien välillä ovat liukuvia, ja opittu äänne vaikuttaa siihen, mitä havaitaan. Esimerkiksi virossa on äänne /õ/, joka sijaitsee formanttiavaruudessa (x-akselina F1 ja y-akselina F2) /o/:n ja /ö/:n välissä - virolaiset erottavat sen, mutta suomalaiset kuulevat sen /o/:na tai /ö/:nä[11].

Kyky erottaa kaksi vokaalia toisistaan kuuden kuukauden iässä ennustaa kielellisiä kykyjä ja lukemiseen valmistavia taitoja, kun lapsi on viisivuotias - riippumatta lapsen sosioekonomisesta taustasta tai kielellisistä kyvyistä hänen ollessaan 2,5-vuotias.[12]

Katso myös[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. James Hopwood Jeans: Science & music. New York, The Macmillan Company; Cambridge, Eng., The University Press, 1937. Teoksen verkkoversio (viitattu 17.10.2017).
  2. Fant, Gunnar.: Acoustic theory of speech production : with calculations based on X-ray studies of Russian articulations. The Hague, Netherlands: {{{Julkaisija}}}. 975208989. ISBN 9789027916006. Teoksen verkkoversio.
  3. B. S. Atal, Suzanne L. Hanauer: Speech Analysis and Synthesis by Linear Prediction of the Speech Wave. The Journal of the Acoustical Society of America, 1.8.1971, nro 2B, s. 637–655. doi:10.1121/1.1912679. ISSN 0001-4966. Artikkelin verkkoversio.
  4. Catford, J. C.: A practical introduction to phonetics. Oxford: Oxford University Press, 1988. 47948484. ISBN 9780199246359. Teoksen verkkoversio.
  5. Elodie Joliveau, John Smith, Joe Wolfe: Acoustics: Tuning of vocal tract resonance by sopranos. Nature, 2004, nro 427.6970, s. 116–116. doi:10.1038/427116a. Artikkelin verkkoversio.
  6. R. Näätänen, A.W.K. Gaillard, S. Mäntysalo: Early selective-attention effect on evoked potential reinterpreted. Acta Psychologica, 1978, nro 42.4, s. 313–329. doi:10.1016/0001-6918(78)90006-9. Artikkelin verkkoversio.
  7. Eino Partanen, Teija Kujala, Risto Näätänen, Auli Liitola, Anke Sambeth, Minna Huotilainen: Learning-induced neural plasticity of speech processing before birth. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 10.9.2013, nro 37, s. 15145–15150. PubMed:23980148. doi:10.1073/pnas.1302159110. ISSN 0027-8424. Artikkelin verkkoversio.
  8. Marie Cheour, Rita Ceponiene, Anne Lehtokoski, Aavo Luuk, Jüri Allik, Kimmo Alho: Development of language-specific phoneme representations in the infant brain. Nature Neuroscience, 1998, nro 1.5, s. 351–353. doi:10.1038/1561. Artikkelin verkkoversio.
  9. Janet F. Werker, Richard C. Tees: Cross-language speech perception: Evidence for perceptual reorganization during the first year of life. Infant Behavior and Development, 1984, nro 7.1, s. 49–63. doi:10.1016/s0163-6383(84)80022-3. Artikkelin verkkoversio.
  10. Patricia K. Kuhl, Karen A. Williams, Francisco Lacerda, Kenneth N. Stevens, Björn Lindblom: Linguistic Experience Alters Phonetic Perception in Infants by 6 Months of Age. Science, 1992, nro 255.5044, s. 606–608. doi:10.2307/2876832. Artikkelin verkkoversio.
  11. Risto Näätänen, Anne Lehtokoski, Mietta Lennes, Marie Cheour, Minna Huotilainen, Antti Iivonen: Language-specific phoneme representations revealed by electric and magnetic brain responses. Nature, 30.1.1997, nro 385.6615, s. 432–434. doi:10.1038/385432a0. Artikkelin verkkoversio. en
  12. Patricia K. Kuhl: Brain Mechanisms in Early Language Acquisition. Neuron, 2010, nro 67.5, s. 713–727. doi:10.1016/j.neuron.2010.08.038. Artikkelin verkkoversio.