ZVUKOVÉ SPEKTRUM

Základní
Rozšiřující

Zvukové spektrum je způsob zobrazení zvuku, jehož dosáhneme aplikací Fourierovy transformace na zvukovou vlnu. Ve spektru je na svislé ose zobrazena intenzita v závislosti na frekvenci na ose vodorovné, jinými slovy spektrum ukazuje frekvenční složení zvuku a amplitudu jeho jednotlivých složek. Spektrum je vhodné pro zobrazení kvality zvuku: na obrázku 1 vidíme rozdíl mezi frikativami [s] a [š] – u první z nich vidíme spektrální těžiště výrazně výš než u druhého, což odpovídá i našemu percepčnímu dojmu: šum alveolárního [s] je skutečně ostřejší. Kvalitu zvuku lépe vystihuje vyhlazené spektrum, na obrázku vyznačené červeně.

Obr. 1: Spektrum frikativ [s] a [š]. Červeně je vyznačeno vyhlazené spektrum.

Zejména u ↗samohláskových zvuků jsou důležitým popisným rysem tzv. formanty, tedy rezonanční frekvenční pásma samohlásek, která ve spektru vidíme jako úzká pásma relativně silnější energie. Pro popis vokálů se nejčastěji používají první dva formanty, F1 a F2. Obrázek 2 srovnává spektrum vokálů [aː] a [iː]; vidíme, že se ve spektrální oblasti jednoznačně odlišují, zatímco ve zvukové vlně bychom dvě samohlásky s jistotou odlišit nemohli.

Obr. 2: Spektrum vokálů [aː] a [iː]. Červeně je vyznačeno vyhlazené spektrum, zeleně formanty.

Pro analýzu řeči je důležité, abychom mohli sledovat kvalitu zvuku (a zejména její změny) v čase. Zatímco spektrum zobrazuje zvuk stacionárně – i kdybychom získali spektrum z minutové promluvy, ukáže pouze průměrné zastoupení jednotlivých frekvencí během této minuty (na tomto principu je založeno tzv. dlouhodobé spektrum, LTAS; viz např. ✍Löfqvist, 1986) – proměny kvality zvuku v čase zobrazuje spektrogram. Ve spektrogramu na vodorovné ose plyne čas, na svislé ose vidíme frekvenci a síla jednotlivých frekvenčních složek je zobrazena ve stupních šedé (případně i na barevné škále). Obrázek 3 ukazuje základní charakteristiky spektrogramu na slově skákat. Nejtmavěji bývají ve spektrogramu zobrazeny právě formanty; F2 ve vokálu [aː] je naznačen silnou černou čarou. Zároveň je patrné, že i během tohoto vokálu dochází ke změně frekvence formantu. Ta je způsobena přechodem mezi hláskami: při přechodu z [k] na [aː] musí jazyk vykonat poměrně dlouhou cestu, která se odráží i v akustickém signálu. Tyto přechody, ve spektrogramu vyznačené jako „a“, nazýváme tranzienty. Naopak (relativně) stabilní část formantu, kdy můžeme hovořit o fonetickém cíli pro daný vokál, je označena „b“.

Obr. 3: Spektrogram slova skákat s vyznačenou stabilní částí formantu (b) a tranzienty (a)

Viz též ↗zvuková vlna.

Literatura
  • Johnson, K. Acoustic and Auditory Phonetics, 2011.
  • Ladefoged, P. Elements of Acoustic Phonetics, 1996.
  • Löfqvist, A. The Long-time-average Spectrum as a Tool in Voice Research. Journal of Phonetics 14, 1986, 471–475.
  • Skarnitzl, R. & P. Šturm ad. Zvuková báze řečové komunikace: Fonetický a fonologický popis řeči, 2016. (3. kapitola).
Citace
Radek Skarnitzl (2017): ZVUKOVÉ SPEKTRUM. In: Petr Karlík, Marek Nekula, Jana Pleskalová (eds.), CzechEncy - Nový encyklopedický slovník češtiny.
URL: https://www.czechency.org/slovnik/ZVUKOVÉ SPEKTRUM (poslední přístup: 23. 1. 2020)

Další pojmy:

fonetika

CzechEncy – Nový encyklopedický slovník češtiny

Všechna práva vyhrazena © Masarykova univerzita, Brno 2012–2018

Provozuje Centrum zpracování přirozeného jazyka