بررسی تاریخچه ی آواشناسی آکوستیک

اگر ما سخن بگوییم بدون این که مخاطب ما سخنانمان را بفهمد ارتباط زبانی برقرار نشده است. بنابراین اگرچه نخستین مرحله در برقراری ارتباط تولید آوا توسط سخن گوست اما برای برقراری ارتباط زبانی کافی نیست. پیش از این که سخن گو آغاز به سخن کند تصمیم می گیرد که چه بگوید و این مغز است که پیغام تولید آوا را بر اساس آن چه سخن گو در نظر دارد به اندام های تولید آوا می رساند. پس از رسیدن این پیام، اندام های آوایی برای رساندن منظور و مفهومی خاص آغاز به تولید آوا می کنند. این آواها موج هایی هستند که توسط هوا در فضا جا به جا می شوند و به گوش مخاطب یا مخاطبان می رسند. بنابراین بین سخن گو و مخاطب، آواها به صورت موج های آوای منتقل می شوند. این موج ها به گوش مخاطب رسیده و پیغام های عصبی تولید می کند که به مغز می رود و در مغز تجزیه و تحلیل می شود و منظور سخن گو به مخاطب می رسد. از این رو  آواشناسی مطالعه ی صداهای گفتار است و مطالعه ی تولید فیزیکی و درک صداها. بنابراین، آواشناسی شامل سه بخش می شود :

۱- آواشناسی تولیدی

۳- آواشناسی آکوستیک

۳- آواشناسی شنیداری

آواشناسی با جنبه های فیزیکی و فیزیولوژیکی گفتار سر و کار دارد و دامنه ای اگسترده دارد که با دانش های دیگر نیز در ارتباط است. مثلن در بحث در باره ی آواشناسی تولیدی باید با ساختمان دستگاه گفتاری انسان آشنا باشیم که از این دیدگاه، آواشناسی با زیست شناسی و پزشکی ارتباط می یابد. در آواشناسی آکوستیک که بررسی موج های آوایی است، با فیزیک و ریاضی مرتبط می شویم و در آواشناسی شنیداری به قلمرو زیست شناسی، پزشکی، روان شناسی، عصب شناسی و… وارد می شویم .

بنابراین، آواشناسی دانشی است که ارتباط تنگاتنگ با دانش های دیگر برقرار می کند. اما به جنبه ی تولیدی آواشناسی به این دلیل بیش تر پرداخته شده است که ملموس تر است. در این میان آواشناسی آکوستیک از شاخه هایی است که تا حدودی ناشناخته مانده است، اگر چه پژوهش ها و بررسی های زیادی از سوی زبان شناسان و غیر زبان شناسان بر روی آن انجام شده است. شاید این امر بدین دلیل باشد که آواشناسی آکوستیک تا حدودی ناملموس است و دیده شدنی نیست.

در این مقاله ما می کوشیم جست و جویی در تاریخچه ی زبان شناسی آکوستیک انجام دهیم و پیشگامان این حوزه را معرفی کنیم و روند پیشرفت این زیر رشته ی آواشناسی را مورد بررسی قرار دهیم. ولی بررسی تاریخچه ی زبان شناسی آکوستیک بدون بررسی تاریخچه ی آواشناسی شدنی نیست، زیرا همان گونه که گفتیم، آکوستیک زیر شاخه ای از آواشناسی است و بررسی تاریخچه ی زیر مجموعه بدون شناخت تاریخچه ی مجموعه شدنی نیست. همچنین نخست آواشناسی شناخته شده است و در طی مراحل بررسی آواشناسی بوده که آواشناسی آکوستیک شکل گرفته است. بنابراین در بخش دوم از این مقاله به بیان تاریخچه ای از آواشناسی می پردازیم و در دنباله، پیشگامان آواشناسی آکوستیک و روند رشد این رشته را مورد بررسی قرار می دهیم.

تاریــخــچه ی آواشـــناســی

آواشناسی از واژه ی یونانیήνωφ به معنای “صدا” (آوا) گرفته شده است. همان گونه که گفته 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 چه گونه صداهای گفتار تولید می شوند و این که چه گونه صداهای آوا را باید طبقه بندی کرده و آوا نگاری کنیم. آواشناسی آکوستیک به مطالعه ی مشخصات آکوستیکی صداهای گفتار می پردازد و آواشناسی شنیداری به این می پردازد که چه گونه صداهای گفتار در مغز دریافت و درک می شوند.

ما می توانیم تاریخچه ی آواشناسی را به چهار دوره ی زمانی بخش کنیم :

دوره ی نخست، دوره ی باستان است. دوره ی دوم فاصله میان سال های ۱۷۷۰ تا ۱۹۲۰م را در بر می گیرد. دوره ی سوم از سال ۱۹۲۰ تا سال ۱۹۵۰ و دوره ی چهارم از پس از سال ۱۹۵۰ تا کنون را در بر می گیرد. در دو دوره ی آخر بیش تر تحولات و نوآوری ها در زمینه ی آواشناسی آکوستیک بوده است و ما در این بخش به دو دوره ی نخست آن می پردازیم و بحث در باره ی آواشناسی آکوستیک را به بخش بعدی واگذار می کنیم .

در دوران باستان، دیدگاه های عمده در مورد آواشناسی به زبان شناسان هندی سال های ۱۵۰ تا ۸۰۰ پیش از میلاد بر می گردد. آنان، مفاهیم جایگاه و شیوه ی تولید را کشف کردند و روی مکانیسم چاکنایی صدا کار کردند و مفهوم همگون سازی را درک کردند (دانیل جورافسکی و جیمز اچ مارتین، ۲۰۰۷ ). پانی نی در سال ۴۰۰ پیش از میلاد در دستور زبان خود در مورد تولید آوا بررسی هایی انجام داده بود. زیرا نمی خواست تلفظ واژه های تشریفاتی باستان در گذر زمان تغییر کند .پژوهشگران هندی فهم بالا و کاملی از مکانیزم گفتار، شامل اعضای گفتار و فرایندهای تولیدی داشتند. به عنوان مثال واژه های breath و voice بر این اساس تشخیص داده می شدند که در یکی از آن ها دهانه ی حنجره باز است و در دیگری نیست. علم اروپایی تا ۲۰۰۰ سال پس از آن یعنی تا سده ی ۱۹ میلادی نتوانست به آواشناسی هندی برسد. یونانی ها فقط دانشی ابتدایی از آواشناسی داشتند. مثلن در زمان افلاتون آنان فقط صامت را از مصوت و انسدادی را از پیوسته تشخیص می دادند (دانیل جورافسکی و جیمز اچ مارتین، ۲۰۰۷). عناصر صدا توسط افلاتون به سه دسته بخش شده بودند :

۱- “طنین ها ” : واکه ها

۲- “صداها” : صامت های بسته

۳- “میانی ها” : [l-m-n-r-s-dz-k-ps ]

رواقیون نیز نظریاتی را که در مورد هجا گفته شده بود گسترش دادند و از بست آوایی ایجاد شده روی برخی از واژه ها آگاه بودند (همان). در چین باستان نیز به آواشناسی تا حدودی توجه شده بود. در چین، تلفظ یک حرف با توجه به دو مشخصه بیان می شد :

۱- با ترکیب صدای آغازین نخستین کاراکتر و صدای پایانی دومین کاراکتر

۲- با دسته بندی تُن ها (آهنگ ها).

در فاصله ی میان سال های ۱۷۷۰ تا ۱۹۲۰ ابزارهایی ابتدایی در زمینه ی آوا ایجاد و اختراع شد. از آن جمله طنین دهنده ای بود که توسط کریستینسن گوت لیب کرات زشتین (۱۷۹۵- ۱۷۲۳) اختراع شده بود. این ماشین نخستین ماشینی بود که واکه ها را تولید می کرد (همان).

اختراع دیگر این دوره ماشین سخن گو بود که توسط وولفگانگ ون کمپلن ابداع شده بود. این دستگاه، نخستین دستگاهی بود که واژه ها و جملات کوتاه را تولید می کرد (همان).

پرداختن به دوره های پس از آن را که مربوط به عرصه ی آواشناسی آکوستیک است را به بخش بعد واگذار می کنیم و پیش از آن، دیگر نام داران این عرصه را که تاثیرات چشم گیری بر روند رشد این دانش گذاشتند را به اختصار معرفی می کنیم .

در این جا شایسته است از پژوهشگری ناشناس نام ببریم که تاثیر زیادی بر روند آواشناسی گذاشت. او در سده ی بیستم از مفهوم واج استفاده کرد و سیستم نوشتاری واجی را برای زبان ایسلندی پیشنهاد کرد که شامل علامت هایی برای امتداد و خیشومی شدگی بود .اما نوشته های او تا سال ۱۸۱۸م چاپ نشد و حتا پس از چاپ نیز در بیرون از اسکاندیناوی نا شناس ماند (دانیل جورافسکی و جیمز اچ مارتین، ۲۰۰۷) .

نخستین آواشناس جهان مدرن دن جی متیاس نویسنده ی کتاب “دولتری” در سال ۱۵۸٦م است.  ریاضی دان انگلیسی جان والیز (۱۷۰۳- ۱٦۱٦) که در باره ی ناشنوایان پژوهش کرده بود، نخستین کسی بود که در سال ۱٦۵۳م واکه ها را بر اساس جایگاه تولیدشان طبقه بندی کرد. مثلث واکه ای در سال ۱۷۸۱ توسط سی اف هل وگ آلمانی ابداع شد. از دیگر پیشگامان آواشناسی مدرن هنری سوییت بود. او در کتابش با نام “دست نوشته ای بر آواشناسی” (۱۸۷۷) بیان کرد که واج چیست. این کتاب تاثیر زیادی در گسترش دانش آواشناسی در بریتانیا و دیگر نقاط داشت. او همچنین برای آوا نگاری الفبایی تدوین کرد و میان آوا نگاری جزیی و کلی تفاوت قایل شد و نظراتی را پیشنهاد کرد که بعدها در IPA مورد استفاده قرار گرفت. حتا گفته شده است که سوییت به ترین آواشناس زمان خودش بوده است. او نخستین کسی بود که زبان را برای اهداف آواشناسی به صورت علمی ضبط کرد و توصیف تولید زبان را پیشرفت داد. وی اگر چه شهرت زیادی نداشت، ولی نظرات جالبی ارایه می کرد. او اعتقاد داشت که آواشناسی پایه ی لازم برای همه ی مطالعات زبانی را فراهم می آورد. وی همچنین عقیده داشت که آواشناسی دیگر با خواندن محض و مثل موسیقی  آموخته نمی شود. او آثار و نظریاتی ارایه کرد که هنری هیگینز از آن بهره ها برد و نظریاتش را جرج برنارد شاو پس از وی به عنوان مدلی برای خود قرار داد .

واج، نخستین بار توسط پژوهشگر هلندی بودوین دو کورته نای که فرضیاتش را در سال ۱۸۹۴ چاپ کرد، نام گذاری شد. البته در گسترش فرضیه ی واج ها، فردینان دو سوسور نیز شرکت داشت. از دیگر پیشگامان این رشته دانیل جونز (۱۹٦۷- ۱۸۸۱) است. او طرح آواشناسی زبان را در سال ۱۹۱۸ منتشر کرد و از واج در مفهوم رایج آن استفاده کرد. وی کسی بود که عبارت “واکه های اصلی ” را ارتقاء داد و برای این که نشان بدهد آواها چه گونه 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 (۱۹۵۰- ۱۸۷۲) نیز از چهره های برجسته ی این رشته بود. او کتاب ” آواشناسی مکانیکی” را در سال ۱۹۲۸ منتشر کرد و تئوری موتوری ریتم را ارتقاء داده و موضوعی را برای نیم سده  پژوهش در باره ی تولید حرکات مهارتی ایجاد کرد.

در آمریکا، لئونارد بلومفیلد زبان شناس و ادوارد ساپیر که بوم شناس و زبان شناس بود، به طور عمده به فرضیه های آواشناسی پرداختند. زبان شناسی همچون رومان یاکوبسن آمریکایی –روسی و نوام چامسکی آمریکایی و موریس هال به 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 نیست.

اکنون که اندکی با پیشگامان عرصه ی آواشناسی و تاریخچه ی این دانش آشنا شدیم به معرفی آواشناسی آکوستیک و تاریخچه آن می پردازیم.

تاریــخـچــه ی آواشـناســی آکوســتیک

“نشانه هایی از فیزیک و زبان شناسی که در باره موج های صداهای گفتار بحث می کند “. این تعریفی بود از آواشناسی آکوستیک که در فرهنگ نامه ی رومان هوز بیان شده است. آواشناسی آکوستیک زیر مجموعه ی آواشناسی است که به جنبه های آکوستیکی صداهای گفتاری می پردازد. آواشناسی آکوستیک ویژگی هایی همچون دامنه دقیق موج، طول آن ها، فرکانس پایه یا ویژگی های دیگر فرکانس موج ها را بررسی می کند و به روابط این ویژگی ها با دیگر شاخه های آواشناسی (مانند آواشناسی تولیدی یا شنیداری) می پردازد. در بخش پیش دوره های تاریخی آواشناسی را بیان کردیم و گفتیم دو دوره ی آخر مربوط به پیشرفت در زمینه ی آواشناسی آکوستیک است. در این فصل به بررسی این دوره ها می پردازیم .

از چهره های درخشان در آوا شناسی آکوستیک، هرمان هلم هولتز است. این فیزیک دان آلمانی در سال ۱۸٦۳ کتاب “آهنگ به عنوان اساس فیزیولوژیک تئوری موسیقی” را نوشت. او با نوشتن این کتاب بود که مطالعه ی آواشناسی آکوستیک را به گونه ای رسمی آغاز کرد. ابه جین پیر روزولوت (۱۹۲۴- ۱۸۴٦) فرانسوی نیز پیشگام آواشناسی تجربی بود و در عرصه ی آکوستیک نیز فعالیت هایی انجام داده بود.

در فاصله سال های ۱۹۲۰ تا ۱۹۵۰ از ابزارهای الکتریکی و اشعه ی x در آواشناسی استفاده شد. یکی از این ابزار فونودیک بود که توسط دیتون کلارنس میلر (۱۹۴۱- ۱۸۸٦) ابداع شد. این وسیله، وسیله ای برای عکس گرفتن از موج های آوایی بود.

از دیگر ابداع های این دوره، “نوشتار کلام ” بود که شامل سیستمی بود که توسط الکساندر ملویل بل (۱۹۰۵- ۱۸۱۹) (پدر الکساندر گراهام بل ) ابداع شد. این نخستین سیستم یادداشت برداری از صداهای گفتار بود که مستقل از زبان یا لهجه ی خاص بود.

در همان زمان بود که فرضیه ای نیز مطرح شد به نام فرضیه d آکوستیکی تولید آوا. این فرضیه شامل تئوری هماهنگ و تئوری ناهماهنگ می شد. تئوری هماهنگ توسط ویت استون و هلم هولتز مطرح شد. بر پایه ی این فرضیه، تار های آوایی 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 موج های از گلو، دهان و حفره ی 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 ی فرکانس، کیفیت صدا را مشخص می کنند. تئوری ناهماهنگ که توسط ویلیز و هرمان و اسکریپچر بیان شده بود می گوید که تارهای آوایی فقط به عنوان عاملی برای تحریک فرکانس های گذرا که مشخصه ی حفره ی 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 میان می رود تا وقتی که توسط جریان هوایی دیگر، از سر گرفته شود. این جریان های هوا الزامن پشت سر هم نیستند. اگرچه این دو نظریه در ظاهر تفاوت نشان می دهند، ولی هر دو نظریه این را بیان می کنند که برای مشخص کردن کیفیت آوا، فرکانس باز خوان های حفره ی دهان مهم هستند. از دیگر ابزارهای ابداع شده و مهم در این زمان که بیش تر در خدمت آواشناسی آکوستیک بودند ترکیب کننده های آوایی هستند که وودر یکی از آن هاست. وودر که توسط دودلی در سال ۱۹۳۹ ابداع شد، نخستین ترکیب کننده ی صداست که در زمان خود، توجه بسیاری را به خود جلب کرد. الگوی ضبط آوای کوپر در سال ۱۹۵۰ نیز نخستین ترکیب کننده آوایی بود که در خدمت تشخیص آوا بود و مانند مورد پیش فقط جنبه ی سرگرمی نداشت. همان گونه که گفتیم، دیگاه های آکوستیک در باره ی آواشناسی در اواخر دهه ی ۵۰ یا اوایل دهه ی ٦۰ توسعه یافت ولی تعداد کمی از آن ها تکنیک هایی مثل اسپکتوگراف یا دید گاه های تئوریک مثل فرضیه ی کار کردن با فیلتر و مطالب دیگری که میان آواشناسی تولیدی و آکوستیک است را شامل می شود. در سال ۱۹۵۲ فاصله فرمانت واکه توسط پترسون و بارنی مطرح شد.

از سال ۱۹۵۰ تا کنون، که چهارمین برهه در تقسیم بندی ارایه شده در آغاز مقاله است، بیش تر به آواشناسی آکوستیک مربوط می شود که در این زمان، بیش تر به آواشناسی با استفاده از کامپیوتر، فراآوا و MRI پرداخته شده است. مطالعه ی آواشناسی آکوستیک در اواخر سده ی ۱۹ با اختراع فونوگراف ادیسون پیشرفت کرد. فونوگراف دستگاهی است که اجازه می دهد علایم آوا ضبط و سپس تجزیه شود. با پخش کردن دوباره ی همان علامت صدا از طریق فونوگراف برای چندین بار و فیلتر کردن آن در هر مرتبه با یک فیلتر عبور دهنده ی باند، اسپکتوگراف ایجاد می شود. اسپکتوگراف آوا توسط ال وای لیسی، کو اینگ و دان در سال ۱۹۵۵ ابداع شد و نخستین وسیله ای بود که سپکتوگراف سخن را نشان می داد.

مقاله هایی که توسط لودیمار هرمان در آرشیو پی فلوگر در دو دهه ی آخر سده ی ۱۹ چاپ شد، ویژگی های طیفی واکه ها و صامت ها را با استفاده از فونوگراف ادیسون بررسی کرد و در همین مقاله ها بود که واژه ی فورمانت برای نخستین بار معرفی شد. همچنین، هرمان برای تشخیص فرضیه های ویلی و ویت استون در باره ی تولید واکه، واکه های ضبط شده ی فونوگراف ادیسون را با سرعت های گوناگون ضبط کرد.

با توسعه ی صنعت تلفن، پیشرفت های بیش تری در آواشناسی آکوستیک شکل گرفت. در طی جنگ جهانی دوم، کار در آزمایشگاه های تلفن بل مطالعه ی منظم ویژگی های طیفی آواها ی زمانمند و غیر زمانمند بازخوان های حفره ی دهان و فورمانت های آواها و کیفیت صدا و … را آسان تر کرد. این نکته که آکوستیک کلامی باید به گونه ی مشابه با مدار های الکتریکی مدل بندی شود، باعث فراتر رفتن آواشناسی آکوستیک شد.

لورد ری لی از نخستین کسانی بود که به این نتیجه رسید که فرضیه ی الکتریکی نوین می تواند در آکوستیک استفاده شود. اما از سال ۱۹۴۱ به بعد بود که مدل مدار به طور اساسی در کتابی از چیبا و کاجی یاما به نام  “واکه: اساس و ساختمان آن “استفاده شد. در سال ۱۹۵۲، یاکوبسن، فانت و هال کتاب “مقدمات تجزیه ی سخن” را نوشتند که این کتاب گامی موثر در پیوند دادن آواشناسی آکوستیک به فرضیه ی آواشناسی بود. این کتاب با کتاب “تئوری آکوستیک تولید آوا ” از فانت در سال ۱۹٦۰ دنبال شد که اساس تئوریک پژوهش های 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 گونه که در آغاز نیز گفتیم، آواشناسی آکوستیک، امروزه توجه بسیاری از زبان شناسان و غیر زبان شناسان را به خود جلب کرده و در حال پیشرفت است.

بحث و نــــــتیجــه گیری

آواشناسی مطالعه ی 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 ۲۵۰۰سال پیش و توسط پانی نی بنیاد آن نهاده شده است. از زیر مجموعه های آواشناسی، آواشناسی آکوستیک است که کم تر در مورد آن بحث شده است اگرچه در زمینه ی آن کارهای فراوانی توسط زبان شناسان و غیر زبان شناسان صورت گرفته است. آواشناسی آکوستیک به بررسی مختصات فیزیکی موج های گفتار به عنوان بازده بازخوان می پردازد. حرکات اندام های آوایی تولید موج هایی می کند که توسط هوا به گوش شنونده منتقل می شود. به نظر می رسد به این دلیل کم تر به این شاخه از آواشناسی پرداخته شده زیرا کم تر ملموس است. از جدیدترین و رایج ترین ابزارها برای ملموس تر کردن و قابل دیدن کردن موج های آوایی، اسپکتوگراف ها هستند. از آن جا که آواها در طول زمان تغییر می کنند، برای دیدن آن ها از اسپکتوگراف (طیف نگار ) استفاده می شود و چون طیف نگار مولفه های فرکانس موج های را در یک برهه زمانی نشان می دهد، وسیله ای است برای قابل دیدن کردن این که چه گونه فرکانس های گوناگونی که موج ها را می سازند در طول زمان تغییر می کنند. محور طیف نگار محوری سه بعدی است که موج های را بر پایه ی زمان، فرکانس و دامنه نوسان قابل دیدن می کند.

– – –

کــتاب نامــــه:

Jurafsky,Daniel/James H.Martin(2007),”Speech and Language processing”,available at :http://www.waisman.wisc.edu/phonology/ALL_pubs/speech.pdf.

http://www.history,phonetics.encyclopedia.html. Last retrieved at :2006

http://www.ling.upenn.edu/courses/fall_2006/ling520/lectures/lecture1.pdf. Last retrieved at :2006.

http://www.phonetics,acousticphonetics-wikipedia.html. Last retrieved at :2007.