連續(xù)語(yǔ)音特性及其信息處理

1、連續(xù)語(yǔ)音特性及其信息處理提要：本文簡(jiǎn)要討論自然話語(yǔ)里的語(yǔ)音動(dòng)態(tài)變化特性以及相關(guān)的語(yǔ)音學(xué)知識(shí)和理論在計(jì)算機(jī)語(yǔ)音信息處理方面的應(yīng)用問(wèn)題。一. 永恒的矛盾 隨著言語(yǔ)工程技術(shù)的發(fā)展，語(yǔ)音信息處理的對(duì)象已經(jīng)從孤立的語(yǔ)音發(fā)展到連續(xù)的自然話語(yǔ)語(yǔ)音，問(wèn)題變得越來(lái)越復(fù)雜，這主要來(lái)源于一對(duì)永恒的矛盾。矛盾的一方面是，自然言語(yǔ)是個(gè)隨機(jī)過(guò)程，尤其是即興的(spontaneous)口語(yǔ)對(duì)話(dialogue)，語(yǔ)音的隨機(jī)變化更是無(wú)處不在。 就音段的變化而言，除了大家熟知的元音央化、兒化或輔音的同化等較為顯著的音變現(xiàn)象以外，更難對(duì)付的則是由協(xié)同發(fā)音引起的更為微觀的語(yǔ)流音變。這種變化是由語(yǔ)音生成的本質(zhì)機(jī)制決定的，它幾乎無(wú)所

2、不在，而且是無(wú)法回避的。 再拿超音段的韻律變化來(lái)說(shuō)，常規(guī)的連讀變調(diào)僅僅是人們常見(jiàn)的一種，更多的是，由于人說(shuō)話總是具有輕重緩急、抑揚(yáng)頓挫，相關(guān)的語(yǔ)調(diào)和語(yǔ)氣的運(yùn)用就會(huì)導(dǎo)致常規(guī)變調(diào)模式的不同程度的調(diào)整，引起調(diào)域(range)的擴(kuò)大或縮小以及調(diào)閾(threshold)的上浮或下沉。 更有甚者，音段特性的變化跟超音段的韻律特性的變化往往彼此相關(guān)和相互制約。例如，協(xié)同發(fā)音作用不但會(huì)引起語(yǔ)音音色的復(fù)雜變化，而且還會(huì)導(dǎo)致各語(yǔ)音單元邊界上的調(diào)連效應(yīng)(林茂燦，199495)；而弱讀引起的就不僅僅是韻律特性的簡(jiǎn)縮，同時(shí)也包括音段特性方面的相應(yīng)變化，諸如央化、弱化和脫落，等等；又如輕重和節(jié)奏的變化，不僅同聲調(diào)的升降沉

3、浮和時(shí)長(zhǎng)的伸縮流變相關(guān)，還同這兩者的協(xié)同作用和互補(bǔ)關(guān)系有關(guān)。如此等等，所有這一切，都是不以人的意志為轉(zhuǎn)移的客觀存在，無(wú)法回避。可是，矛盾的另一方面是，語(yǔ)音處理處處需要不變的規(guī)則。盡管當(dāng)今的計(jì)算機(jī)在許多方面已經(jīng)可以跟人腦媲美，故人稱“電腦”。然而，不管它有多么高明，它畢竟還是機(jī)械，目前還只能處理比較有規(guī)則的東西，面對(duì)上述種種隨機(jī)變化現(xiàn)象，它就顯得無(wú)能為力。人們發(fā)現(xiàn)，不可能采用常規(guī)的音段和韻律模式來(lái)處理語(yǔ)流中的音段和韻律問(wèn)題。所以說(shuō)，語(yǔ)音信息分布的不平衡性或者說(shuō)不規(guī)則性跟語(yǔ)音信息處理的處處要求規(guī)則性，這是一對(duì)永恒的矛盾。為了解決這個(gè)矛盾，人們力圖尋找語(yǔ)音中的不變量(invariance)(Fant

4、,1983),這已成為語(yǔ)音信息處理各個(gè)部門包括合成、識(shí)別、理解等方面一致的需要，成為語(yǔ)音學(xué)界和言語(yǔ)工程界共同關(guān)注的熱門課題。二.絕對(duì)的變化性和相對(duì)的不變性 語(yǔ)音中究竟有沒(méi)有不變量？答案是：既有，又沒(méi)有。如上所述，連續(xù)話語(yǔ)里的語(yǔ)音，幾乎沒(méi)有不變的時(shí)候，即使象普通話里最簡(jiǎn)單的元音a，你也很難在語(yǔ)流中找到它的常規(guī)模式。例如，從聲學(xué)表現(xiàn)來(lái)看，“來(lái)啊”中的a不同于“走啊”中的a，又都不同于“走啊走”中的a，更不同于它在諸如“蘭”或“牢”里的變體，而所有這些變異還沒(méi)有考慮輕重音和語(yǔ)調(diào)的影響以及不同說(shuō)話人引起的個(gè)體差異。 從上述情況來(lái)看，確實(shí)不存在絕對(duì)的語(yǔ)音不變量。但是，語(yǔ)音的變化又都是有條件的、依環(huán)境而定

5、的。例如，上述“蘭”里的a，由于受前鼻音韻尾-n提前的協(xié)同發(fā)音作用，它的舌位比較靠前，而“牢”里的a由于受后元音韻尾o的協(xié)同發(fā)音作用，它的舌位比較靠后。這是一種由它們所處的語(yǔ)音環(huán)境決定的系統(tǒng)差異，不管男女老少都是如此。又比如普通話的兩個(gè)上聲相連，第一個(gè)上聲通常變?yōu)殛?yáng)平；可是，當(dāng)?shù)诙€(gè)上聲讀輕聲時(shí)，第一個(gè)上聲就不一定變陽(yáng)平，不過(guò)，“不一定”不等于沒(méi)有規(guī)律，在這種情況下究竟變不變陽(yáng)平取決于第二個(gè)音節(jié)的語(yǔ)法和語(yǔ)義地位(曹劍芬，1995b)。由此可見(jiàn)，環(huán)境或條件一定，語(yǔ)音的變化就一定，就有規(guī)律可循；而環(huán)境和條件不管多么復(fù)雜，它們總是有限的，所以，就可以找到隨條件或環(huán)境而定的(context-depen

6、dent)、相對(duì)穩(wěn)定的變化模式，這就是一種相對(duì)的不變量(relational invariance)。這種不變量在自然語(yǔ)言里是確實(shí)存在的，因而可資利用。三.相對(duì)不變量的掌握和應(yīng)用 從本質(zhì)上說(shuō)，所謂語(yǔ)音的相對(duì)不變量，就是語(yǔ)音變化的規(guī)律性。通常，這種規(guī)律性并不總是顯現(xiàn)的，而是隱含在茫茫的自然話語(yǔ)之中，必須通過(guò)科學(xué)分析和研究，才能被揭示出來(lái)。我們今天已經(jīng)認(rèn)識(shí)或掌握的語(yǔ)音變化知識(shí)和規(guī)律，是千百年來(lái)人類不斷探索的積累。但是，這些只是客觀存在的語(yǔ)音變化規(guī)律的一部分，大量未知的知識(shí)和規(guī)律仍然處于人們的“習(xí)焉不察”之中。所以，我們對(duì)于我們的研究和處理對(duì)象語(yǔ)音的認(rèn)識(shí)，實(shí)際上還處于相當(dāng)幼稚的階段。盡管我們可能熟知

7、語(yǔ)言的語(yǔ)音結(jié)構(gòu)，也看到并描寫了許多語(yǔ)音變化現(xiàn)象?？墒?，我們往往無(wú)法解釋這些現(xiàn)象，因?yàn)槲覀儗?duì)于人類語(yǔ)音產(chǎn)生和感知的內(nèi)在機(jī)制還缺乏足夠的認(rèn)識(shí)。譬如說(shuō)，自然語(yǔ)音既然如此多變，為什么人卻總能把各種各樣的變體感知為同一個(gè)音或同一類音？可以肯定，其中必定存在某種相對(duì)不變的關(guān)系。通常，人感知語(yǔ)音，是通過(guò)它在頭腦中的心理印跡即音響印像跟它的語(yǔ)義概念進(jìn)行匹配的過(guò)程。顯然，人所依賴的不僅僅是語(yǔ)音的物質(zhì)特性本身，而且還有一定的音響印像所代表的聲音符號(hào)同一定的語(yǔ)義概念之間相對(duì)固定的連接關(guān)系，而且，這種連接關(guān)系必定為說(shuō)話人和聽(tīng)話人約定俗成、共同認(rèn)可的。所以，盡管實(shí)際的語(yǔ)音千變?nèi)f化，而人的大腦卻總能依賴這種關(guān)系而“隨機(jī)應(yīng)

8、變”。我們的任務(wù)，就是要通過(guò)對(duì)語(yǔ)音的客觀物質(zhì)特性的觀察分析，結(jié)合相關(guān)的語(yǔ)法和語(yǔ)義知識(shí)，去探索和揭示這種相對(duì)不變的關(guān)系。 計(jì)算機(jī)進(jìn)行語(yǔ)音處理，本質(zhì)上就是模擬人的語(yǔ)音產(chǎn)生和感知機(jī)制。因此，所涉及的就不僅僅是對(duì)言語(yǔ)聲音本身物質(zhì)特性的認(rèn)識(shí)，而且應(yīng)該是對(duì)這種物質(zhì)外殼與語(yǔ)義概念之間一定的連接關(guān)系的理解和認(rèn)識(shí)。但是，由于這種連接關(guān)系存在各種語(yǔ)用的變體，人本身尚且不能對(duì)這種關(guān)系作出滿意的解釋，因而更不是計(jì)算機(jī)現(xiàn)有的邏輯推理功能所能勝任的。所以，無(wú)論從語(yǔ)音學(xué)基礎(chǔ)理論的目前水準(zhǔn)來(lái)看，還是從計(jì)算機(jī)技術(shù)現(xiàn)在的發(fā)展水平來(lái)看，計(jì)算機(jī)的語(yǔ)音處理暫時(shí)還只能限于語(yǔ)音的物質(zhì)特性本身。當(dāng)然，理論的探索決不能盡限于此。 從目前的實(shí)際

9、出發(fā)，語(yǔ)音學(xué)和語(yǔ)音信號(hào)處理的當(dāng)前使命至少有如下兩點(diǎn)：一，繼續(xù)加強(qiáng)和深化基礎(chǔ)理論的探索和基礎(chǔ)應(yīng)用研究，這是根本的根本；二，充分開(kāi)發(fā)利用已經(jīng)掌握的語(yǔ)音學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)以及理論研究的成果，這是切實(shí)可行的現(xiàn)實(shí)途徑。 加強(qiáng)和深化基礎(chǔ)理論研究，其重要性不言自明。盡管語(yǔ)音處理方面普遍覺(jué)得目前的語(yǔ)音學(xué)知識(shí)不解渴，因而紛紛另辟蹊徑，采取語(yǔ)料庫(kù)的統(tǒng)計(jì)方法來(lái)解決燃眉之急，而且，有的還干得很不錯(cuò)。但是，這并不能說(shuō)明語(yǔ)音處理的真正突破可以離開(kāi)語(yǔ)音學(xué)的理論基礎(chǔ)。事實(shí)上，截至目前為止，語(yǔ)音處理的一切進(jìn)展、其中包括語(yǔ)料庫(kù)的方法，都是跟語(yǔ)音學(xué)的基礎(chǔ)理論分不開(kāi)的，而當(dāng)前面臨的“知識(shí)壁壘”危機(jī)，則是從另一個(gè)側(cè)面說(shuō)明了這一點(diǎn)。特別是對(duì)語(yǔ)音

10、變化規(guī)律的歸納，不可能指望依靠計(jì)算機(jī)來(lái)完成。計(jì)算機(jī)通過(guò)語(yǔ)料庫(kù)自學(xué)習(xí)，的確可以解決具體系統(tǒng)的一些具體問(wèn)題，但卻不可能告訴你它是怎么理解的，不可能告訴你這一切究竟是怎么回事(方特，1983)。歸根結(jié)蒂，理性的探索還是不可或缺的。盡管這方面的研究可能看不到立竿見(jiàn)影的效果，但這是百年大計(jì)，決不能有任何松懈。 說(shuō)到語(yǔ)音學(xué)知識(shí)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，應(yīng)該對(duì)應(yīng)用的現(xiàn)狀有個(gè)基本的認(rèn)識(shí)。先看看現(xiàn)在的應(yīng)用是否充分，再考慮如何進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。 人類現(xiàn)有的語(yǔ)音學(xué)基礎(chǔ)理論，基本上可以歸納為兩個(gè)大的方面，一是關(guān)于語(yǔ)音結(jié)構(gòu)的基本知識(shí)，一是隱含在種種復(fù)雜的語(yǔ)音變化背后的關(guān)于產(chǎn)生和感知機(jī)制的理論認(rèn)識(shí)。目前，就大多數(shù)語(yǔ)音處理系統(tǒng)來(lái)看，多數(shù)還局限

11、于語(yǔ)音結(jié)構(gòu)知識(shí)的應(yīng)用。而且，即使就這一點(diǎn)而言，目前的開(kāi)發(fā)利用還很不充分。譬如，以普通話為對(duì)象的許多語(yǔ)音處理系統(tǒng)，尤其是早期的一些系統(tǒng)，在選擇處理單元或建立相應(yīng)的語(yǔ)料庫(kù)時(shí)，往往只是注意這個(gè)語(yǔ)言里有四個(gè)聲調(diào)，有一千多個(gè)不同聲韻調(diào)結(jié)構(gòu)的音節(jié)，卻很少注意不同音段或不同音節(jié)相互搭配之后可能產(chǎn)生的語(yǔ)音效應(yīng)。即使已經(jīng)注意到某些音位的變體以及上上相連之類的變調(diào)現(xiàn)象，也只是把它們看作一些靜態(tài)的模式，而較少重視它們?cè)谠捳Z(yǔ)中的動(dòng)態(tài)流變。例如，有些語(yǔ)料庫(kù)的標(biāo)記，實(shí)際上只是把漢字文本轉(zhuǎn)寫成了拼音文本，或者再加上某些用國(guó)際音標(biāo)標(biāo)記的音位變體。這只是對(duì)普通話語(yǔ)音結(jié)構(gòu)知識(shí)的最起碼的應(yīng)用，而這樣標(biāo)記的語(yǔ)料庫(kù)并不能提供多少實(shí)際的

12、發(fā)音信息，并不能充分反映語(yǔ)音的動(dòng)態(tài)變化。 近年來(lái)，這種情況已逐漸有所改觀。譬如說(shuō)，人們已開(kāi)始嘗試，自覺(jué)運(yùn)用語(yǔ)音的基本結(jié)構(gòu)知識(shí)，通過(guò)構(gòu)建典型的語(yǔ)音樣本，來(lái)模擬連續(xù)話語(yǔ)中可能發(fā)生協(xié)同發(fā)音的語(yǔ)音環(huán)境(曹劍芬，1996，1997)，并通過(guò)在自然語(yǔ)料中搜索此類樣本，努力將由此而產(chǎn)生的語(yǔ)流音變知識(shí)注入合成或識(shí)別用的語(yǔ)料庫(kù)(祖漪清、李愛(ài)軍，1997)。此外，在語(yǔ)音庫(kù)的標(biāo)注方面也有所突破。例如，在一個(gè)用于識(shí)別的連續(xù)語(yǔ)料庫(kù)的標(biāo)記中(陳肖霞，1997)，就既利用了普通話語(yǔ)音的結(jié)構(gòu)知識(shí)，又利用了已經(jīng)掌握的音變理論，根據(jù)客觀的聲學(xué)表現(xiàn)，不但比較詳細(xì)地標(biāo)出了聲母、韻母、聲調(diào)、過(guò)渡音及其前后的語(yǔ)音環(huán)境，而且標(biāo)出了同化、脫

13、落以及濁化等等在音節(jié)單念時(shí)看不到的音變現(xiàn)象。顯然，經(jīng)過(guò)這樣加工的語(yǔ)料庫(kù)必定更加切合實(shí)用。因?yàn)樗梢詾樽R(shí)別建模提供較為精確的動(dòng)態(tài)語(yǔ)音信息，所以頗受語(yǔ)音處理方面的歡迎。在國(guó)外，語(yǔ)音庫(kù)的標(biāo)注已經(jīng)相當(dāng)普遍。例如，美國(guó)的TIMIT、德國(guó)的KIEL，都做得相當(dāng)細(xì)致。尤其是KIEL語(yǔ)音庫(kù)，不但作了詳細(xì)的線性音段標(biāo)記，而且還采用互補(bǔ)音系學(xué)的模型，標(biāo)注了實(shí)際發(fā)音中出現(xiàn)的腭化、缺省等一系列超音段的音系過(guò)程(Kohler,1995), 這些都是值得我們進(jìn)一步效法的。當(dāng)然，可資利用的語(yǔ)音學(xué)知識(shí)遠(yuǎn)不止這些，在開(kāi)發(fā)的廣度和深度方面也都還大有余地。 就漢語(yǔ)音段變化特性的研究來(lái)講，也已取得了不少成果。尤其是最近十來(lái)年，對(duì)于普

14、通話協(xié)同發(fā)音現(xiàn)象的較為系統(tǒng)的研究，不但對(duì)這類環(huán)境音變的客觀聲學(xué)表現(xiàn)作了詳細(xì)的描寫(顏景助，199495；陳肖霞，199495；孫國(guó)華，199293)，而且對(duì)于語(yǔ)流音變的來(lái)源以及音段之間彼此交疊、相互滲透的語(yǔ)音產(chǎn)生機(jī)制有了比較深刻的認(rèn)識(shí)，并采用雙音子、三音子等微觀音段形式作為這類動(dòng)態(tài)音段的語(yǔ)音表示(祖漪清，199495；曹劍芬，199495，1996)。這些都是可供進(jìn)一步開(kāi)發(fā)應(yīng)用的語(yǔ)音學(xué)知識(shí)。 在韻律特征層面上也有許多可資利用的研究成果。例如，除了大家熟知的變調(diào)知識(shí)以外，人們又發(fā)現(xiàn)了語(yǔ)調(diào)對(duì)音域上、下限的調(diào)節(jié)規(guī)律(沈炯，1985) 以及隨語(yǔ)義或語(yǔ)氣而定的“移調(diào)”規(guī)則，有的還制定了計(jì)算機(jī)可讀的相應(yīng)形

15、式(吳宗濟(jì)，19921993，19941995)，這些都是相對(duì)不變的動(dòng)態(tài)聲調(diào)模式，是漢語(yǔ)語(yǔ)調(diào)的骨干。此外，在連續(xù)語(yǔ)音的時(shí)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)研究方面，也發(fā)現(xiàn)了以雙音節(jié)時(shí)長(zhǎng)分布模式為基本間架的語(yǔ)句時(shí)長(zhǎng)分布格局，這是另一種重要的韻律特性的相對(duì)不變量，它和音調(diào)變化一起，共同載荷著輕重、節(jié)奏和語(yǔ)調(diào)的信息。 上述這些情況表明，面對(duì)言語(yǔ)工程的需要，語(yǔ)音學(xué)的武庫(kù)盡管并不充裕，但仍然具有相當(dāng)?shù)拈_(kāi)發(fā)余地。關(guān)鍵是怎樣去開(kāi)發(fā)利用，這需要語(yǔ)音學(xué)界和言語(yǔ)工程界相互配合，共同探討。我以為，在當(dāng)前，語(yǔ)料庫(kù)建設(shè)是一個(gè)很好的、切實(shí)可行的接合部。一方面，語(yǔ)料庫(kù)本質(zhì)上是一種知識(shí)庫(kù)或規(guī)則庫(kù)，通過(guò)不斷有意識(shí)地注入已知的語(yǔ)音學(xué)知識(shí)，便于計(jì)算機(jī)通過(guò)自學(xué)

16、習(xí)去發(fā)現(xiàn)和利用某些未知的東西，以彌補(bǔ)現(xiàn)有理性認(rèn)識(shí)的不足，從而滿足言語(yǔ)處理不斷增長(zhǎng)的需要；另一方面，通過(guò)對(duì)語(yǔ)料庫(kù)進(jìn)行加工標(biāo)注，不但有利于對(duì)現(xiàn)有理論知識(shí)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，而且可以把傳統(tǒng)的語(yǔ)音描寫方式轉(zhuǎn)換為便于機(jī)器識(shí)讀的表示方式，這也必將促進(jìn)語(yǔ)音描寫的形式化，提高語(yǔ)音學(xué)研究的精密化和科學(xué)化水平。所以，這也不失為一條兩全其美的出路。參考文獻(xiàn)曹劍芬,199495，普通話音節(jié)間音聯(lián)的時(shí)域特性，RPR-IL(CASS)(中國(guó)社會(huì)科學(xué)院語(yǔ)言研究所語(yǔ)音研究報(bào)告/1994-95。-,1995a，普通話語(yǔ)句時(shí)長(zhǎng)分布的基本格局，中國(guó)語(yǔ)言學(xué)報(bào)，第7期。-,1995b，連讀變調(diào)與輕重對(duì)立，中國(guó)語(yǔ)文，1995年4期。-,1996

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