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以往的声调研究重在基频高低和基频曲线组成的模式，并取得了很多可资借鉴的成果。但也有专家指出，今后对汉语声调的研究还有待深入，主要体现在现代语音合成技术通过加入超音段特征提高了语音合成的自然度，但对于母语者和汉语学习者来说，这种合成音更像是机器音，这些都表明除了一些声学参数和时长等参数外，声调中应该还有别的东西我们没有揭示出来，所以现有参数不足以提高合成音的自然度。
语音的产生理论—声源-滤波器理论认为，语音的产生分为两个部分：声源和滤波器。又分为三个阶段：声源（source）、声道滤波（共鸣）（vocal tract filter）和辐射特性（radiation characteristic）（Fant，1960）。其中，声源主要指的是声带振动产生的声门信号，从声门产生的信号经过口腔和鼻腔等共鸣器的调节再通过唇辐射射出声波，成为我们听到的语音信号。同时该理论认为：声带振动和声道滤波两者的作用是可逆的，人们既可以从声学信号来计算声道的共鸣特性和声源特性，也可以从声道共鸣特性和声源特性来推导声音的声学特性。这提示我们语音的声学特征和生理存在着一定的对应关系。
图1 语音产生的声源-滤波器理论
图1是语音产生的声源-滤波器理论示意图
。图中显示由声带振动产生的声门信号，经过声门上部调音部位的共鸣和唇辐射射出声波，成为我们听到的语音信号。孔江平（2001）指出，语音产生的生理机制分为嗓音发声（phonation）和调音（articulation）两个部分，并从这两个方面对声调进行了发声类型分析，将声调分解成调时和调声。调时指肌肉对声带振动快慢的调节，对应的是基频的高低和由基频曲线组成的模式；调声指肌肉对声带振动方式的调制，通常采用开商和速度商来描写，认为从言语产生的声学理论上讲，基频模式、速度商模式和开商模式一起构成了汉语的嗓音发声模式。所以研究结果可以用开商和速度商来描写。从言语工程来说，嗓音的发声模式更能反映汉语声调的性质。
本书以此为理论基础，尝试用声门阻抗信号（E G G, Electroglottographic）提取上声调嗓音三个物理参数—基频、开商和速度商，并探讨三个参数间的关系，构建北京话上声发声模式，力图揭示当代北京话上声调嗓音信号的物理特性，为推动言语工程上语言嗓音的合成、识别及其在通信编码中的应用做些基础工作。
声调与发声态有一定关系，发声带振动的浊声母音节时音高较低，反之发声带不振动的清声母音节时音高较高。所以，在汉语很多方言里，声调有阴阳之分，阳调一般音高低于阴调。对发声态的直觉，在中国古代等韵学家那里已经形成，他们以“清、次清、浊、次浊”的概念，对应像“见、溪、群、疑”之类的声母。但对发声态做系统的研究始于二十世纪六七十年代的美国。最早给发声态分类的是Catford（1964），其观点进一步反映在《语音学中的基本问题》（Catford，1977）中。他根据喉门收缩程度和收缩部位这两个参数分出了breath、whisper、voice、creak和glottal stop五种单一的发声态，以及breathy voice、whispery voice、whispery creak和creaky voice四种组合发声态（Catford，1977）。Laver（1980）区分了六种单一发声态：modal ice、falsetto、whisper、creak、harshness和breathiness。之后，Ladefoged&Maddieson（1996）开始从语音学角度研究发声态的类型，提出八种发声态：aspirated、voiceless、breathy voice or murmur、slack voice、modal voice、stif voice、creaky voice和glottal closure。即：“从声带振动时的喉门开闭大小定义了五种发声态：气声、弛声、常态浊音、僵声、嘎裂声；声带不振动时三种：清声（不送气）、送气、喉闭态（喉塞音）”。孔江平（2001）采用EGG信号，讨论基频、开商和速度商的关系，研究结果表明，音调的高低与嗓音的发声类型有密切的内在联系，并在此基础上，提出了“高音调嗓音（high tone voice）、正常发声（modal voice）、气嗓音（breathy voice）、挤喉音（creaky voice）、气泡音（vocal fry）”五种常见的类型模式。朱晓农（2015）研究发现了14种发声态：假声、前喉塞/内爆音、喉塞尾/喷音、张声嘎裂、送气、弱送气、不送气、喉堵态、嘎裂声、弱僵声、常态带声、带弛、（清）弛声、弱弛。这些新发现、新认识，为我们理解汉语声调的形成和发展提供了新的视角。
嘎裂声作为发声态的一种，其生理和声学特征是最近二三十年来随着实验语音学的发展才逐步被揭示出来的。它是一种“发声”，而不是“调音”。带嘎裂声的音可称为“嘎裂音”。嘎裂声以前有多种叫法，赵元任先生称作“中喉塞”，国外则有“突突声”“颤裂声”“油炸声”或是“紧喉/喉化”这样笼统的叫法。（朱晓农、杨建芬，2010；麦耘，2011）。
学者们主要从以下几方面对于嘎裂声进行了研究：
1.嘎裂声的描写
关于嘎裂声的性质，Ladefoged（2006）曾描写到：“发嘎裂声时，声门又是另一种状态，勺状软骨紧闭，因此声带只能在喉的最前端才振动”，没有像发更高的音高时那样把声带拉长，它是一个音高很低的音，也叫喉化音（laryngealized）。
图2 嘎裂声的声门状态（引自Ladefoged，2006）
朱晓农（2009）从发声机制、声学特征和听感上做了详细的说明。发声机制上，发声时是朝中间收紧声带来关住大部分声门，声带只有前部一小段振动，且振动极不规则；声学上表现为频率极低，用机器很难测出基频；听感上，嘎裂声部分听上去像是中间向下折断。麦耘（2011）说喉头紧张而音高很低或较低是嘎裂声的特点。孔江平（2001）认为这种发音特征在声音波形上主要表现为周期的不规则，并通过三个持续元音[a][i][u]发现，其平均音调为66.45Hz，速度商为361.65%，开商为65.86%。
2.嘎裂声的表现形式
朱晓农（2009）认为嘎裂声一般体现在元音上，个别情况下整个音节都会嘎裂化，此时的声母辅音也会嘎裂化。麦耘（2009）说嘎裂声有不同的表现，包括不同挤缩程度、在音节中的不同位置、挤缩过后的不同反弹程度等，由此嘎裂声能造成多种不同的音高和调型，从而为声调的演化（包括嘎裂声消失后）提供多种可能。
3.嘎裂声的语言学功用
在汉语中，嘎裂声在有的方言里起区别意义的作用，例如广西的藤县岭景话的阴、阳去仅仅以嘎裂声作为区别特征与阴、阳平对立（麦耘，2009），广西贺州的八都话中有两个是高降调，它们的区别是一个带有嘎裂声。在北京话里，嘎裂声只能算是低调的伴随特征（朱晓农，2009）。
4.嘎裂声的研究方法
孔江平（2001）认为汉语的嗓音发声模式，可以用开商和速度商来描写。关于嗓音特征，杨若晓（2009）认为在声学上对应于嗓音发声类型的频率域特征，目前的研究结果显示可以采用开商和速度商来定义和描写。孔江平（2001）通过一男生发的[a][i][u]三个韵母开商、速度商和基频的描写，探讨了气泡音的嗓音特性。下图是气泡音实验样本嗓音参数的平均数据图。
图3 气泡音平均参数示意图（引自孔江平，2001）
从数据上可以看出，[i]的F0最大，[u]的F0最小，其差别只有4Hz，这个值对音调来说不是很大。在这一发声类型上，元音[a]的速度商最大，为374.13；[u]的速度商最小，为349；[i]的速度商为361。元音[u]的开商最大，为68。
5.嘎裂声在汉语中的分布
嘎裂声在汉语中也并不是很罕见的现象。浙江的台州话、粤北的韶关土话、广西的藤县岭景话、广西贺州八都话、湖南泸溪浦市话、江苏的连云港话等汉语方言都存在着嘎裂声，而且有专文对其研究过。朱晓农、杨建芬（2010）指出，嘎裂声普遍存在于官话之中，具体讲从山西、北京、河北、河南、山东到江苏、安徽的北方官话方言普遍存在嘎裂声。这些官话的嘎裂声多出现在降调后部或凹调中间，而且“大部分情况下，它只是低调的伴随特征，但有时也会成为区别特征，如河北省的元氏、井隆话，江苏铜山话，安徽寿县话等”。
以往关于嘎裂声的研究重在揭示嘎裂声的辨义作用，及其对音高和调型的影响。北京话上声调的研究多认为基频音高F0是最本质成分，也是它的充要征兆（林茂灿，1988）。所以近年来，嘎裂声作为北京话上声调的伴随发声态（在青年和女性中最常见）虽然逐渐被人们揭示出来，但因其没有辨义作用，多是顺带提到，没有引起足够的重视。经济原则是人们在使用和发展语言中遵循的一大原则，汉语作为声调语言，如果声调的基频模式能够起到充要的辨别意义的作用，人们就不会再经常使用其他参数，所以交际中，一种语言现象，如果不是为了辨义的目的被大量使用，那就应该有特殊的含义在里面。如果这种伴随性成为一个人群常用的表达一种特定含义的手段，那么我们就不能简单地说它是声调的伴随特征而忽略过去，而应该去揭示它及它所负载的特殊含义。本书尝试从社会身份角度来考察当代北京话上声里这种发声态的分布规律。
孔江平利用声门阻抗信号（EGG）提取嗓音参数，试图用声调对应的声学参数—基频和嗓音的物理参数—开商和速度商之间的关系探讨声调和嗓音类型之间的关系。研究结果表明，音调的高低和嗓音发声类型之间有着密切的内在联系。关于北京话的发声模式，孔江平（2001）对持续元音（即用稳定的发声状态发一个持续一定时长的元音）的发声模式做了描述：持续元音的平滑音调的基频模式和开商呈反比关系，即随着基频的提高，开商逐渐降低；基频模式和速度商也呈反比关系，即基频越大速度商越小。而北京话的单音调声调模式表现为：基频和速度商之间是一个反比关系，当F0提高时，SQ的数值减小，F0降低，SQ数值增大；基频和开商间的关系比较复杂，第一调和第二调开商都是升，第三调开商先降后升，第四调的开商更为复杂，表现为升降升。这表明汉语声调的嗓音特征与持续元音的嗓音特征不同。
根据古今声调演化规律，当代北京话上声字的来源主要有：古全清上、次清上、全浊上、次浊上和清入五类字。本书尝试从历史来源角度观察当代上声调的发声模式，以期从更细微的角度观察上声的发声特点。