图1为一个声管对应的传输频率示意图,Fp1、Fp2、Fp3、Fp4和Fp5代表5个共振峰,频谱极大值叫极点;Fz1和Fz2为反共振峰,频谱极小值叫零点。
描写一个共振峰曲线特性需要峰值F、低于峰值能量3dB处对应的频率带宽B、共振峰幅度L三个参量(见图2)。
语音学上,共振峰由声腔的共鸣特性或传输特性决定,即发音器官的发音位置决定共振峰模式。声源信号经过声道滤波,其谱能量得到重新分配,在声道的共振频率附近的频率成分得到加强,形成语谱上的共振峰。对于元音这样的准周期性信号,共振峰频率不一定对应某个谐波频率。如图3所示,第一共振峰F1位于第四谐波H4和第五谐波H5之间。根据谐波频率,可以测算共振频率。
在三维语谱图中,如图4的(a)和(c),几条黑色的横带状区域表示共振峰,区域中央的值代表共振峰值,反映声道的共鸣特性,对应于LPC频谱图上的“共振峰”,如图4的(b)和(d)。
图4 元音[i]和[ɑ]的三维语谱图(a)(c)和二维LPC频谱图(b)(d)
元音音色主要由声腔的共鸣特性决定,体现在共振峰模式的差异上。一般来说, F1与元音的舌位高低相关,第二共振峰F2与元音的舌位前后相关。低元音的F1高,高元音的F1低;前元音的F2高,后元音的F2低。第三共振峰F3也是元音音质的一个非常重要的特征,圆唇使声道变长,所有共振峰降低,并且使F3趋近F2。