بررسی تاریخچه آواشناسی آکوستیک

بررسی تاریخچه آواشناسی آکوستیک

1-مــــقـدمــه
وقتی با کلمه آواشناسی روبرو می شویم مراحل تولید اصوات در ذهن ما تداعی می شود و عقیده اکثر افراد بر این است که آواشناسی علمی است که چگونگی تولید اصوات را بررسی می کند .ولی آیا فقط با تولید اصوات رابطه زبانی بین سخنگو و مخاطب برقرار می شود ؟قطعا چنین نیست .اگر ما سخن بگوییم بدون اینکه مخاطب ما سخنانمان را بفهمد ارتباط زبانی برقرار نشده است .بنابراین اگرچه اولین مرحله در برقراری ارتباط تولید صوت توسط سخنگوست اما برای برقراری ارتباط زبانی کافی نیست .قبل از اینکه سخنگو شروع به صحبت کند تصمیم می گیرد که چه بگوید و این مغز است که پیغام تولید صوت را بر اساس آنچه سخنگو در نظر دارد به اندام های تولید صوت می رساند .پس از رسیدن این پیام ،اندام های صوتی شروع به تولید صوت برای رساندن منظورومفهومی خاص می کنند .این اصوات امواج صوتی هستند که توسط هوا در فضا جا به جا می شوند و به گوش مخاطب یا مخاطبین می رسند بنابراین بین سخنگوومخاطب ،اصوات به صورت امواج صوتی منتقل می شوند .این امواج به گوش مخاطب رسیده وپیغام های عصبی تولید می کند که به مغز می رود و در مغز تجزیه وتحلیل می شود و منظور سخنگو به مخاطب می رسد .بنابراین ،آواشناسی مطالعه صداهای گفتار است ومطالعه تولید ،ذات فیزیکی و درک صداها.بنابراین ،آواشناسی شامل سه بخش می شود :1-آواشناسی تولیدی 2-آواشناسی آکوستیک و 3-آواشناسی شنیداری (ضمیمه در صفحه 11 ).

Print Article | E-mail Article
لیلا عرفانیان

E-mail:leila1251691@yahoo.com
آواشناسی با جنبه های فیزیکی و فیزیولوژیکی گفتار سر و کار دارد و حیطه ای گسترده است که با علوم دیگر نیز در ارتباط می باشد .مثلا در بحث در باره آواشناسی تولیدی باید با ساختمان دستگاه گفتاری انسان آشنا باشیم که از این منظر ،آواشناسی با زیست شناسی و پزشکی ارتباط می یابد.در آواشناسی آکوستیک که بررسی امواج صوتی است ،با فیزیک و ریاضی مرتبط می شویم و در آواشناسی شنیداری در حیطه زیست شناسی ،پزشکی ،روان شناسی ،عصب شناسی و... وارد می شویم .بنابراین ،آواشناسی علمی است که ارتباط تنگاتنگ با علوم دیگر برقرار می کند .اما به جنبه تولیدی آواشناسی به این دلیل بیشتر پرداخته شده است که ملموس تر می باشد ولی در این میان آواشناسی آکوستیک از شاخه ها یی است که تا حدودی ناشناخته مانده است اگر چه تحقیقات و بررسی های زیادی از طرف زبانشناسان و غیر زبانشناسان بر روی آن انجام شده است .شاید این امر بدین خاطر باشد که آواشناسی آکوستیک تا حدودی ناملموس است وقابل مشاهده نیست .
در این مقاله می کوشیم جستجویی در تاریخچه زبانشناسی آکوستیک انجام دهیم و پیشگامان این حوزه را معرفی کنیم و روند پیشرفت این زیر رشته آواشناسی را مورد بررسی قرار دهیم .ولی بررسی تاریخچه زبانشناسی آکوستیک بدون بررسی تاریخچه آواشناسی ممکن نیست .زیرا همان طور که گفتیم ،آکوستیک زیر شاخه ای از آواشناسی است و بررسی تاریخچه زیر مجموعه بدون شناخت تاریخچه مجموعه ممکن نمی باشد .هم چنین ابتدا آواشناسی شناخته شده است و در طی مراحل بررسی آواشناسی بوده که آواشناسی آکوستیک شکل گرفته است .بنابراین در فصل دو این مقاله به بیان تاریخچه ای از آواشناسی می پردازیم ودر ادامه ،پیشگامان آواشناسی آکوستیک و روند رشد این رشته را مورد بررسی قرار می دهیم.

2-تاریــخــچه آواشـــناســی
آواشناسی از کلمه یونانیήνωφ به معنای "صدا"گرفته شده است .همان طور که در بخش پیش بیان شد ،آواشناسی مطالعه صداهای گفتار است که شامل آواشناسی تولیدی ،آواشناسی آکوستیک و آواشناسی شنیداری می شود .آواشناسی تولیدی به این مساله می پردازد که چگونه صداهای گفتار تولید می شوند و اینکه چگونه صداهای صوت را باید طبقه بندی کرده و آوانگاری کنیم .آواشناسی آکوستیک به مطالعه مشخصات آکوستیکی صداهای گفتار می پردازد و آواشناسی شنیداری به این می پردازد که چگونه صداهای گفتار دریافت و درک می شوند .
می توانیم تاریخچه آواشناسی را به چهار دوره زمانی تقسیم کنیم :دوره اول ،دوره باستان است .دوره دوم فاصله بین سالهای 1770تا1920را در بر می گیرد .دوره سوم از سال 1920تا سال 1950 و دوره چهارم از بعد از سال 1950تا کنون را در بر می گیرد .در دودوره آخر بیشتر تحولات و نوآوریها در زمینه آواشناسی آکوستیک بوده است که در این بخش به دودوره اول می پردازیم وبحث در باره آواشناسی آکوستیک را به فصل آینده موکول می کنیم .
در دوران باستان ،دیدگاه های عمده در مورد آواشناسی به زبان شناسان هندی سال های 150 تا 800قبل از میلاد بر می گردد .آنها ،مفاهیم جایگاه و شیوه تولید را کشف کردند وروی مکانیسم چاکنایی صدا کار کردند و مفهوم همگون سازی را درک نمودند(دانیل جورافسکی و جیمز اچ مارتین ،2007 ). .پانی نی در سال 400 قبل از میلاد در دستور زبان خود در مورد تولید صوت بررسی هایی انجام داده بود .زیرا نمی خواست تلفظ کلمات تشریفاتی باستان با گذر زمان تغییر کند .محققان هندی فهم بالا وکاملی از مکانیزم گفتار ،شامل اعضای گفتار و فرایندهای تولیدی داشتند .به عنوان مثال کلمات breath و voice بر این اساس تشخیص داده می شدند که در یکی از آنها دهانه حنجره باز است و در دیگری نیست .علم اروپایی تا 2000 سال بعد از آن یعنی تا قرن 19 نتوانست به آواشناسی هندی برسد .یونانی ها فقط دانشی ابتدایی از آواشناسی داشتند مثلا در زمان افلاطون آنها فقط صامت را از مصوت وانسدادی را از پیوسته تشخیص می دادند (دانیل جورافسکی و جیمز اچ مارتین ،2007 ).عناصر صدا توسط افلاطون به سه دسته تقسیم شده بودند :1-"طنین ها " :واکه ها 2-"صداها" :صامت های بسته و 3-"میانی ها" : [l-m-n-r-s-dz-k-ps ]
رواقیون نیز نظریاتی را که در مورد هجا بیان شده بود را گسترش دادند و از بست آوایی ایجاد شده روی بعضی از کلمات آگاه بودند(همان).در چین باستان نیز به آواشناسی تاحدودی توجه شده بود .در چین ،تلفظ یک حرف با توجه به دومشخصه بیان می شد :1-با ترکیب صدای آغازین اولین کارکتر و صدای پایانی دومین کارکترو 2-با دسته بندی تن ها (آهنگ ها ) .
در فاصله بین سالهای 1770 تا 1920 ابزارهایی ابتدایی در زمینه صوت ایجاد و اختراع شد .از آن جمله طنین دهنده ای بود که توسطکریستسن گوت لیب کرات زشتین (1795-1723) اختراع شده بود.این ماشین اولین ماشینی بود که واکه ها را تولید می کرد (همان).(ضمیمه در صفحه13 تصویر 1 )
دیگر اختراع این دوره ماشین سخنگو بود که توسط وولفگانگ ون کمپلن (1795-1723 ) ابداع شده بود .این دستگاه ،اولین دستگاهی بود که کلمات و جملات کوتاه را تولید می کرد(همان) .(ضمیمه در صفحه 13 تصاویر 2 و 3 )
پرداختن به دوره های بعد را که مربوط به عرصه آواشناسی آکوستیک است را به فصل بعد موکول می کنیم و قبل از آن دیگر نامداران این عرصه را که تاثیرات چشمگیری بر روند رشد این علم گذاشتند را به اختصار معرفی می کنیم .
شایسته است از محققی ناشناس نام ببریم که تاثیرزیادی بر روند آواشناسی گذاشت .او در قرن 20 از مفهوم واج استفاده کرد و سیستم نوشتاری واجی برای زبان ایسلندی پیشنهاد کرد که شامل علامت هایی برای امتداد و خیشومی شدگی بود .اما نوشته های او تا سال 1818 چاپ نشد و حتی بعد از چاپ نیز در بیرون از اسکاندیناوی نا شناس ماند(دانیل جورافسکی و جیمز اچ مارتین ،2007 ) .
اولین آواشناس جهان مدرن دن جی متیاس بود که نویسنده کتاب"دو لتری" در سال 1586 می باشد ریاضیدان انگلیسی جان والیز (1703-1616 ) که در باره ناشنوایان تحقیق کرده بود ،اولین کسی بود که در سال 1653 واکه ها را بر اساس جایگاه تولیدشان طبقه بندی کرد .مثلث واکه ای در سال 1781 توسط سی اف هل وگ آلمانی ابداع شد .از دیگر پیشگامان آواشناسی مدرن هنری سوئیت بود .او در کتابش با نام "دستنوشته ای بر آواشناسی"(1877 )بیان کرد که واج چیست.این کتاب تاثیر زیادی در توسعه آواشناسی در بریتانیا و دیگر نقاط داشت .او هم چنین برای آوانگاری الفبایی تدوین کرد و بین آوانگاری جزئی و کلی تفاوت قائل شد و عقایدی را پیشنهاد کرد که بعدها در IPA مورد استفاده قرار گرفت .حتی گفته شده است که سوئیت بهترین آواشناس زمان خودش بوده است .او اولین کسی بود که زبان را برای اهداف آواشناسی به صورت علمی ضبط کرد و توصیف تولید زبان را پیشرفت داد .وی اگرچه شهرت زیادی نداشت ولی نظرات جالبی ارائه می کرد.اواعتقاد داشت که آواشناسی اساس لازم برای تمام مطالعات زبانی را فراهم می آورد.وی هم چنین عقیده داشت که آواشناسی دیگر با خواندن محض آموخته نمی شود مثل موسیقی .او آثار و نظریاتی ارائه کرد که هنری هیگینز از آن بهره ها برد و نظریاتش را جرج برنارد شاو بعد ازوی به عنوان مدلی برای خود قرار داد .
واج اولین بار توسط محقق هلندی بودوین دو کورته نای که فرضیاتش را در سال 1894 چاپ کرد ،نامگذاری شد .البته در گسترش فرضیه واجها ،فردینان دو سوسور نیز دخیل بود.از دیگر پیشگامان این رشته دانیل جونز(1967-1881) است .او طرح آواشناسی زبان را در سال 1918 منتشر کرد و از واج در مفهوم رایج آن استفاده کرد .وی کسی بود که عبارت "واکه های اصلی " را ارتقاء داد و برای اینکه نشان بدهد آواها چگونه تولید می شوند ،از نموداری دو وجهی استفاده کرد.وی همچنین الفبایی جدید برای زبان های آفریقایی و هندی ابداع کرد .
ریموند اچ استت سون (1950-1872) نیز از چهره های برجسته این رشته بود .اوکتاب " آواشناسی مکانیکی" را در سال 1928 منتشر کردو تئوری موتوری ریتم را ارتقاء داده و موضوعی را برای نیم قرن تحقیق در باره تولید حرکات مهارتی ایجاد کرد .وی گبیان کرد که آواشناسی بر اساس حرکات ابتدائا مربوط به ذات هجاها می شود .در آمریکا ،لئونارد بلومفیلد زبان شناس و ادوارد ساپیر که بوم شناس و زبان شناس بود ،به طور عمده به فرضیات آواشناسی پرداختند .زبان شناسی همچون رومان یاکوبسن آمریکایی –روسی و نوام چامسکی آمریکایی وموریس هال به جهانی های سیستم های واجی پرداختند .افراد برجسته دیگری نیز در این زمینه فعالیت های درخشانی انجام داده اند که در این مختصر ،مجال پرداختن به آنان نمی باشد.حال که اندکی با پیشگامان عرصه آواشناسی و تاریخچه این علم آشنا شدیم ،در بخش بعد ،به معرفی آواشناسی آکوستیک و بیان تاریخچه آن می پردازیم .


3-تاریــخـچــه آواشـناســی آکوســتیک
"نشانه هایی از فیزیک و زبانشناسی که در باره امواج صداهای گفتار بحث می کند ".این تعریفی بود که از آواشناسی آکوستیک که درفرهنگ نامه رومان هوز بیان شده است .آواشناسی آکوستیک زیر مجموعه آواشناسی است که به جنبه های آکوستیکی صداهای گفتاری می پردازد .آواشناسی آکوستیک خصوصیاتی همچون دامنه دقیق موج ،طول آنها ،فرکانس پایه یا خصوصیات دیگر فرکانس امواج را بررسی می کند و به روابط این خصوصیات با دیگر شاخه های آواشناسی (مثل آواشناسی تولیدی یا شنیداری ) می پردازد.در بخش پیش دوره های تاریخی آواشناسی را بیان کردیم وگفتیم دو دوره آخر مربوط به پیشرفت در زمینه آواشناسی آکوستیک است .در این فصل به بررسی این دوره ها می پردازیم .
از چهره های درخشان در آوا شناسی آکوستیک،هرمان هلم هولتز می باشد .این فیزیکدان آلمانی در سال 1863 کتاب "آهنگ به عنوان اساس فیزیولوژیک تئوری موسیقی"را به رشته تحریر در آورد .او با نوشتن این کتاب بود که مطالعه آواشناسی آکوستیک را به طور رسمی آغاز کرد .ابه جین پیرروزولوت (1924-1846 ) فرانسوی نیز پیشگام آواشناسی تجربی بود و در عرصه آکوستیک نیز فعالیت هایی انجام داده بود .
در فاصله سالهای 1920 تا 1950 از ابزارهای الکتریکی و اشعه x در آواشناسی استفاده شد.یکی از این ابزار فونودیک بود که توسط دیتون کلارنس میلر (1941-1886 ) ابداع شد .این وسیله ،وسیله ای برای عکس گرفتن از امواج صوتی بود .(ضمیمه در صفحه 12 )
از دیگر ابداعات این دوره ،"نوشتار کلام " بود که شامل سیستمی بود که توسط الکساندر ملویل بل(1905-1819 ) (پدر الکساندر گراهام بل )ابداع شد این اولین سیستم یادداشت برداری از صداهای گفتار بود که مستقل از زبان یا لهجه خاص بود .(ضمیمه در صفحه 15 )
در همان زمان بودکه فرضیه ای نیز مطرح شد به نام فرضیه آکوستیکی تولید صوت .این فرضیه شامل تئوری هماهنگ و تئوری بی هماهنگ می شد.تئوری هماهنگ توسط ویت استون و هلم هولتز مطرح گشت .بر اساس این فرضیه ،تار های صوتی با استفاده از هماهنگ پایه و دیگر هماهنگ ها ،موجی مرکب می سازند .فرکانس های تشکیل دهنده از چندین فرکانس پایه تشکیل شده اند .وقتی این امواج از گلو ،دهان و حفره بینی می گذرند ،فرکانس هایی که نزدیک به فرکانس های بازخوان های این حفره ها هستند تقویت شده و در هوا منتشر می شوند .این نواحی تقویت کننده فرکانس ،کیفیت صدا را مشخص می کنند .تئوری بی هماهنگ که توسط ویلیز و هرمان و اسکریپچر بیان شده بودمی گوید که تارهای صوتی فقط به عنوان عاملی برای تحریک فرکانس های گذرا که مشخصه حفره دهان هستند ،عمل می کنند .جریان هوایی که از حنجره می آید ،هوای این حفره را به ارتعاش در می آورد .این ارتعاش سریع از بین می رود تا وقتی که توسط جریان هوایی دیگر از سر گرفته شود .این جریانات هوا الزاما پشت سر هم نیستند .اگرچه این دو نظریه در ظاهر متفاوت نشان می دهند ولی هر دو نظریه این را بیان می کنند که برای مشخص کردن کیفیت صوت ،فرکانس باز خوانهای حفره دهان مهم هستند.از دیگر ابزارهای ابداع شده و مهم در این زمان که بیشتر در خدمت آواشناسی آکوستیک بودند ترکیب کننده های صوتی می باشند که وودر یکی از آنهاست .وودر که توسط دودلی در سال 1939 ابداع شد ،اولین ترکیب کننده صداست که در زمان خود،توجه بسیاری را به خود جلب کرد. (ضمیمه در صفحه 14 ).الگوی ضبط صوت کوپر در سال 1950 نیز اولین ترکیب کننده صوتی بود که در خدمت تشخیص صوت بود و مثل مورد قبل فقط جنبه سرگرمی نداشت .(ضمیمه در صفحه 18 ). همان طور که گفتیم ،دیگاه های آکوستیک در باره آواشناسی در اواخر 1950 یا اوایل 1960 توسعه یافت ولی تعداد کمی از آنها تکنیک هایی مثل اسپکتوگراف یا دید گاه های تئوریک مثل فرضیه کار کردن با فیلتر منبع و مطالب دیگری را که ما بین آواشناسی تولیدی و آکوستیک است را شامل می شود .در سال 1952 ،فاصله فرمانت واکه توسط پترسون و بارنی مطرح شد .
از سال 1950 تا کنون ،که چهارمین برهه در تقسیم بندی ارائه شده در ابتدای مقاله است ،بیشتر به آواشناسی آکوستیک مربوط می شود که در این زمان ،بیشتر به آواشناسی با استفاده از کامپیوتر،فراصوت و MRI پرداخته شده است .مطالعه آواشناسی آکوستیک در اواخر قرن 19 با اختراع فونوگراف ادیسون پیشرفت پیدا کرد(ضمیمه در صفحه16 ) .فونوگراف دستگاهی است که اجازه می دهد سیگنال های صوتی ضبط شده و سپس تجزیه شود .با پخش کردن مجدد همان سیگنال صدا از طریق فونوگراف برای چندین بار و فیلتر کردن آن در هر مرتبه با یک فیلتر عبور دهنده باند ،اسپکتوگراف ایجاد می شود .اسپکتوگراف صوتی توسط ال وای لیسی –کو اینگ و دان در سال 1955 ابداع شد و اولین وسیله ای بود که نمایش آنی از سپکتوگراف سخن نشان می داد .(ضمیمه در صفحه 17 )
مقالاتی که توسط لودیمار هرمان در آرشیو پی فلوگر در دو دهه آخر قرن 19 چاپ شد ،ویژگی های طیفی واکه ها و صامت ها را با استفاده از فونوگراف ادیسون بررسی کرد و در همین مقالات بود که واژه فورمانت برای اولین بار معرفی شد .هم چنین ،هرمان برای تشخیص فرضیه های ویلی و ویت استون در باره تولید واکه ،واکه های ضبط شده فونوگراف ادیسون را با سرعت های مختلف ضبط کرد .با توسعه صنعت تلفن ،پیشرفت های بیشتری در آواشناسی آکوستیک شکل گرفت .در طی جنگ جهانی دوم ،کار در لابراتوار های تلفن بل مطالعه منظم ویژگی های طیفی اصوات زمانمند و غیر زمانمند بازخوان های حفره دهان و فورمانت های آواها و کیفیت صدا و ... را آسانتر کرد .وقتی مشخص شد که آکوستیک کلامی باید به طور مشابه به مدار های الکتریکی مدلبندی شود ،باعث فراتر رفتن آواشناسی آکوستیک شد .
لورد ری لی از اولین کسانی بود که به این نتیجه رسید که فرضیه الکتریکی نوین می تواند در آکوستیک استفاده شود اما از سال 1941 به بعد بود که مدل مدار به طور اساسی در کتابی ازچیبا و کاجی یاما به نام :"واکه:اساس و ساختمان آن "استفاده شد .در سال 1952 ،یاکوبسن ،فانت و هال کتاب "مقدمات تجزیه سخن" را نوشتند که این کتاب گامی موثر در وصل کردن آواشناسی آکوستیک به فرضیه آواشناسی بود .این کتاب با کتاب "تئوری آکوستیک تولید صوت " از فانت در سال 1960 دنبال شد که اساس تئوریک تحقیقات آکوستیکی آکادمی و صنعتی بود (خود فانت نیز در صنعت تلفن دخیل بود ).از دیگر پایه گذاران مهم این حوزه پتر لده فوگد-اسامو فوجی مورا و کنت ان استوان بودند .همان طور که در ابتدا نیز بیان کردیم ،آواشناسی آکوستیک ،امروزه توجه بسیاری از زبان شناسان و غیر زبان شناسان را به خود جلب کرده و در حال پیشرفت می باشد.حال که با پیشگامان این حوزه و شرح مختصری از فعالیت ها و ابزاز مورد استفاده در این شاخه آشنا شدیم ،در بخش بعد به نتیجه گیری کلی از این بحث می پردازیم .



4-بحث و نــــــتیجــه گیری
آواشناسی مطالعه صداهای گفتار است که به سه بخش آواشناسی تولیدی ،آواشناسی آکوستیک و آواشناسی شنیداری تقسیم می شود .آواشناسی تاریخچه ای بس کهن دارد که از 2500 سال پیش و توسط پانی نی اساس آن چیده شده است .از زیر مجموعه های آواشناسی ،آواشناسی آکوستیک است که کمتر در مورد آن بحث شده است اگرچه در زمینه آن کارهای فراوانی توسط زبانشناسان و غیر زبانشناسان صورت گرفته است .آواشناسی آکوستیک به بررسی مختصات فیزیکی امواج گفتار به عنوان بازده بازخوان می پردازد .حرکات اندام های صوتی تولید امواج می کند که توسط هوا به گوش شنونده منتقل می شود .به نظر می رسد به این دلیل کمتر به این شاخه از آواشناسی پرداخته شده که کمتر ملموس می باشد .از جدیدترین و رایج ترین ابزارها برای ملموس تر کردن و قابل رویت کردن امواج صوتی ،اسپکتوگرافها هستند .از آنجایی که آواها در طول زمان تغییر می کنند ،برای رویت آنها از اسپکتوگراف (طیف نگار )استفاده می شود .از آنجایی که طیف نگار مولفه های فرکانس امواج را در یک برهه زمانی نشان می دهد ،وسیله ای است برای قابل رویت کردن اینکه چطور فرکانس های مختلفی که امواج را می سازند در طول زمان تغییر می کنند .محور طیف نگار محوری سه بعدی است که امواج را بر اساس زمان ،فرکانس و دامنه نوسان قابل رویت می کند .بنابراین دریافتیم که آواشناسی آکوستیک از شاخه هایی است که تاریخی کهن دارد که امروزه تا حد زیادی قابل لمس و رویت شده است و پیشرفت های چشم گیری نیز کرده است.