史蒂文斯认为，在语音的声学属性和发音属性之间，具有一种量子特性。从发音生理到物理声学，从物理声学到听觉感知，区别特征的存在理据在于二者之间的范畴性映射关系，而声学参数对发音器官在一定范围内的变化相对不敏感。这种发音参数、声学参数和感知范畴之间的非线性关系即语音的量子关系，是形成区别语音的声学和发音属性的主要因素。

如图1所示，在理想状态下，连续改变某个发音参数，会导致声学参数的变化，声学参数的变化表现出非线性的特点。在Ⅰ区和Ⅲ区内，发音参数的变化并未导致声学参数的突然改变，声学参数保持相对稳定的状态称为平台（plateau）；在Ⅱ区内，发音参数的变化导致声学参数的急剧改变，这种状态称为不连续（discontinuity）。对区别特征来说，可以把I区内相对稳定的发音和声学属性看作[–F]特征，即某特征的赋值为负；把Ⅲ区内的发音和声学属性看作[+F]特征，即某特征的赋值为正。

图1 假想的发音器官——声学的关系

语音研究从孤立的语音单元，过渡到自然的连续语句，是语音研究发展的结果，也是语音通信工程的需要。同一个语音单元，在不同的语音环境下，声学表现受各种因素的影响，表现出不同的声学形态或语音变体，听话人却能准确地理解说话人要传达的意思，即听话人从声学信号中捕捉到正确的语言学信息。这种语音变异性，在语音产生的过程中无处不在，它的出现受语音环境等多种因素影响。对语音从产生到感知这一过程的深入研究，是理解语音变异性的重要环节。

量子关系与区别相对应，主要有两条物理原则。第一是声道共鸣腔存在声学耦合现象。一般来说，量子效应的产生，跟声道传输函数上零点的运动有关。传输函数上零点的出现通常由声道出现分支引起。除元音外，塞擦音、鼻音、边近音、翘舌音等发音部位的特征都受声学耦合现象的影响，发音部位的变动必然引起声学参数的变化，因此统称器官限定特征。第二是发音器官按照空气动力学原理生成的气流和波动，与柔性的声腔壁发生相互作用，产生不同类型的声源，例如准周期性脉冲，湍流噪音或瞬音。声源的位置可以是在喉部或声腔某处的收紧点。与此相关的区别特征包括紧声带、松声带、延续性、响音性、粗糙性等，因为不限定于某个发音器官，统称器官独立特征。

当辅音收紧点尺寸大于声门平均面积时，声源特性相对不变化，在声门上收紧处可观察到小的气流扰动，或根本不会出现扰动噪声。当收紧程度更狭窄时，收紧点会出现扰动噪声，此时，噪声特性对收紧点面积大小保持相对不灵敏。当辅音内破裂时，收紧点上声源特性和扰动噪声振幅会突然改变，辅音闭塞的内破裂和释放，产生不连续的瞬音。

区别特征作为现代音系学理论的基石，同样有明确的语音学基础。正是由于区别特征反映的量子关系的存在，听话人才有可能从连续的声学信号中，提取出离散的语言学单元，理解说话人的意思。语音感知不同于一般的声音感知，语音自身的系统性为听话人提供一个框架，这个框架包含的语音知识由听话人和说话人共享，否则言语交际不能实现。听话人对声学信号的解析和判断，不仅与声学信号中包含的信息有关，而且与听话人产生的期待有关，这种期待是语音系统的产物。因此，语音理解模型不能脱离对语音系统的分析。史蒂文斯认为：元音与辅音一样，具有范畴性，这一主张有别于多数学者认为元音具有连续感知的特点。实验分析结果显示，辅音一般是离散性范畴，多具有稳态边界；元音一般是连续性范畴，多具有动态边界。在汉语声调方面，以调型区分的声调范畴之间是稳态边界；以调阶区分的声调范畴之间是动态边界。

依据中国社会科学院语言研究所在20世纪60年代初完成的五位发音人的X光片得出真实的发音器官参数，鲍怀翘完成了关于发音—声学转换的系列计算实验。实验中，进行了类似史蒂文斯均匀声管模型计算中改变前后腔长度的研究，即收紧点沿声道长度前后移动。但从得到的各共振峰频率走向看，与史蒂文斯的结果不同。同时还计算了改变前后腔面积，改变唇形面积和改变声管总长度等发音参数得到共振峰频率的变化数据，整体看来，各共振峰的变化斜率不同。由于时间轴上选点较粗，因此没有发现明显的平稳段。这两种实验，虽然都是由面积函数求共振峰（自然频率）参数，但目的在于探究声腔各参数变化与共振峰变化的关系，即收紧点（舌位）前后移动、前后腔体积改变（近似舌位高低）和双唇开度大小对共振峰的影响，找出它们之间的总体趋势。

图2 舌位与前两个共振峰之间的关系

建立发音—声学模型的前提条件是控制一个发音参数，使其他参数保持恒定。例如，把舌位形成的不同程度的声腔收紧或狭缝作为发音参数时，声门的打开程度、声带的紧张度、声门下压力、声腔壁的紧张度以及通过声门的气流流量速度等因素，都尽量保持恒定。在这种条件下，进行实际测量往往非常困难，因此一般通过模拟建模的办法，确定这种发音—声学关系。

在连续语流中，常常不可能得到声学特性的稳定段。当某个音进入语流中（音节、词和短语），会产生音变甚至脱落，所赋值该音段（或音位）的区别特征及其包含的声学—发音特性也随之消失其意义。例如，辅音的弱化使塞音变成连续音，持续的清擦音变成响音，特别在重读音节之后的位置上。此外，很多同化现象使声学特性改变原有范围，发音精确度降低，因而得不到理想预期的声学结果。史蒂文斯认为，语音信号特性常常存在冗余度，定义一个词的常规形式并没有列出全部声学特性。并且，当一个词放在一定的语境中，冗余度还会增加，很多因素都会参与发音补偿，所以，某些变化不会干扰这个词的认定。并且“这个问题讨论的中心是研究通向词汇的模型，这已超出了语音量子理论的范围”。

为了补偿语音量子理论的局限性，史蒂文斯等学者针对语流音变，提出“增强”和“叠接”的概念。其实，他们所举实例和解释，用协同发音的理论来阐述，更能说明问题。但无论如何，史蒂文斯对VCV语音串的分析，包括喉—声腔收紧联动的说明，无疑是很有意义的。其中，语音发音生理和声学分析相结合的研究方法，也是语音研究必须遵循的道路。只有深入分析语音生理特征，才能正确理解语音的声学现象，这是语音的量子特性对语音学研究的最大启示。