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La teoría de la fuente-filtro: Modelo del habla
Formulado por primera vez por el fonetista Gunnar Fant en 1960,1 el modelo de filtro-fuente proporciona una descripción acústica del habla. La idea es que un simple sonido procedente de las cuerdas vocales tiene que viajar a través de la garganta y la boca, sorteando todo tipo de obstáculos para producir un sonido con sentido. Según este modelo, la producción del habla implica dos etapas: la etapa de la fuente y la etapa del filtro. He aquí un resumen de los componentes clave del modelo fuente-filtro.
- La fuente de sonido es un movimiento de aire que produce una onda de presión relativamente simple. En las vocales, la fuente sonora es la vibración de las cuerdas vocales.
- Las distintas estructuras del tracto vocal forman un filtro que modifica la onda de presión creada por la fuente.
- Posicionar este filtro de distintas maneras provoca cambios en la onda. Cambiar la posición de la lengua, por ejemplo, puede modificar la onda de una vocal de [i] (como en queso) a [a] (como en bot).
- Una vez que la onda de la fuente ha pasado por el filtro, sale de la boca como una onda compleja de presión.
- La onda compleja resultante de la fuente y el filtro es un sonido del habla distinto y reconocible.
Si pasas una grabación del habla humana (también conocida como señal del habla ) por un programa de análisis fonético, obtendrás una gran cantidad de información y gráficos. El modelo fuente-filtro es importante porque te ayuda a interpretar y analizar esta información. Te permite hacer predicciones sobre la naturaleza de una señal de voz con sólo mirarla en un programa informático.
Definición de la teoría del filtro de fuente
La definición de la teoría del filtro de fuente es relativamente sencilla:
La teoría de la fuente-filtro es una teoría de la fonética que describe el habla como el sonido producido por una fuente (normalmente las cuerdas vocales) y modificado por un filtro (el tracto vocal).
En otras palabras, la teoría de la fuente-filtro divide el habla en dos partes. Una parte crea un sonido en bruto, y la otra actúa como un tubo para dar forma al sonido a medida que lo atraviesa.
Tocar la trompeta es un ejemplo de la teoría del filtro-fuente en acción.
Para obtener un sonido de la trompeta, tienes que apretar los labios y soplar aire en la boquilla de la trompeta. Esto se llama a veces "zumbar" los labios contra la boquilla. Esta acción crea la fuente de sonido.
El cuerpo de la trompeta actúa como un filtro para la fuente de sonido. Convierte el simple zumbido de la boquilla en un sonido de trompeta amplificado, claro y reconocible.
Fig. 1 - Al "zumbar" tus labios contra la boquilla de una trompeta se crea una fuente de sonido, que luego es filtrada por el cuerpo de la trompeta.
¿Recuerdas el cruel e inusual método de grabar la voz justo a la altura de las cuerdas vocales? La grabación resultante suena como un simple zumbido, no muy distinto del zumbido de la boquilla de una trompeta. Si tienes curiosidad, puedes buscar el sonido y oírlo por ti mismo.
La teoría de la fuente-filtro: Modelo del tracto vocal
Traslademos ahora el modelo fuente-filtro de las trompetas al tracto vocal. En la mayoría de los sonidos del habla, la fuente sonora es la vibración de las cuerdas vocales, y el filtro es el resto del tracto vocal.
La fuente del sonido (la glotis)
La fuente de los sonidos del habla es la vibración de las cuerdas vocales. Las cuerdas vocales están contenidas en la parte de la laringe llamada glotis.
La laringe, también llamada caja de la voz, es un órgano de hueso y tejido situado en el centro de la garganta.
La glotis es la parte de la laringe que contiene las cuerdas vocales.
Las cuerdas vocales constituyen la membrana de tejido responsable de la emisión de la voz en el habla.
Cuando haces pasar el aire de los pulmones a través de la glotis cerrada, haces vibrar las cuerdas vocales. Esta vibración, llamada onda fuente glótica, es la fuente sonora de la mayoría de los sonidos del habla.
La onda fuente glótica es la fuente sonora de la mayoría de los sonidos del habla, pero no de todos. La fuente de los sonidos del habla sin voz que se originan más arriba en el tracto vocal es la constricción dentro del tracto vocal. Por ejemplo, cuando produces la fricativa labiodental sorda [f], la fuente de sonido es el aire que pasa a través de la constricción entre el labio inferior y los dientes superiores. El filtro de este sonido es muy pequeño porque no hay mucho delante de esas estructuras para transformar el sonido.
El filtro (el tracto vocal)
En su camino hacia el mundo, la onda fuente glótica debe pasar por el filtro: el tracto vocal.
El tracto vocal está formado por todos los órganos del habla, desde la laringe hasta los labios.
Fig. 2 - La fuente sonora es la vibración de las cuerdas vocales (glotis), y el filtro es el tracto vocal.
Los órganos principales del tracto vocal relevantes para la producción del habla son la epiglotis, la faringe, el velo, la lengua (punta, lámina, cuerpo y raíz), el velo, la cresta alveolar, el paladar duro, los dientes, los labios y la cavidad nasal. Cada uno de estos órganos puede filtrar el sonido de la onda fuente glotal.
Teoría de la fuente-filtro en las vocales
La teoría de la fuente-filtro también es útil porque puede ayudar a explicar las características clave de las vocales, en concreto la frecuencia fundamental (tono) y los formantes.
La frecuencia fundamental (o tono) de un sonido vocal es la frecuencia primaria audible del sonido.
Los form antes son rangos de frecuencia amplificados que distinguen una vocal de otra.
Frecuencia fundamental
Cuando cantas una A a 440 Hz, la frecuencia fundamental de tu voz es 440 Hz. La frecuencia fundamental de un sonido del habla depende de la velocidad de vibración de las cuerdas vocales y de la longitud del filtro.
La frecuencia suele medirse en hercios (Hz), que significa ciclos por segundo. Si la onda de tu voz tiene una frecuencia fundamental de 440 Hz, entonces la onda repite su patrón 440 veces cada segundo. Puedes aumentar la frecuencia fundamental de tu voz elevando la laringe para acortar el tracto vocal o impulsando el aire a través de tus cuerdas vocales con más presión, obligándolas a vibrar más deprisa.
Formantes
Los formantes son bandas de frecuencias altas que caracterizan a las vocales únicas. Se clasifican en tres bandas:
F1, el formante más bajo, se correlaciona con la altura de la vocal. Cuanto más baja es la frecuencia F1, más alta es la vocal. Por ejemplo, las vocales con los valores F1 más bajos son las vocales altas, como [i] en remolacha y [u] en bota.
F2, el siguiente formante más bajo después de F1, se correlaciona con el retardo vocálico. Cuanto menor sea la frecuencia de F2, más atrás estará la vocal. Por ejemplo, las vocales con los valores F2 más bajos son las vocales posteriores, como [o] en barco y [ɑ] en bot.
F3, el formante más alto relevante para los sonidos del habla, se correlaciona con ciertas constricciones vocálicas, especialmente las vocales de color r como la [ɹ] en la pronunciación general americana de pájaro. Este sonido tiene un valor F3 relativamente bajo.
¿Qué tiene esto que ver con la teoría del filtro-fuente? Según el modelo fuente-filtro, los formantes vienen determinados por la forma del filtro.
La vocal posterior baja [ɑ] incluye una constricción, o zona de tensión, en la faringe. Esta constricción separa el filtro del tracto vocal en un tubo corto que va de la laringe a la faringe y un tubo largo que va de la faringe a los labios. Esto filtra la onda fuente glótica en un sonido con un F1 alto y un F2 bajo, que percibes como la vocal [ɑ].
Ejemplos de la teoría de la fuente-filtro
Puedes ver ejemplos de los efectos acústicos de la fuente y el filtro observando un espectro sonoro.
Un espectro sonoro es un trazado de los componentes de onda simple de una onda compleja.
El espectro sonoro es como una instantánea de una vocal en un único momento. Muestra todas las frecuencias presentes en la onda (en el eje x) y la amplitud, o intensidad, de cada frecuencia (en el eje y).
Recuerda que la fuente de sonido ayuda a determinar la frecuencia fundamental de la onda. Las frecuencias del eje x son pruebas de la onda de la fuente glótica. Estas frecuencias parecen una fila de "picos" en el espectro.
El primer gran pico del espectro sonoro es la frecuencia fundamental de la onda.
El filtro determina los formantes de una vocal. Los formantes se caracterizan por las frecuencias más altas de la onda. En el espectro sonoro , el patrón curvilíneo de amplitud en la parte superior de los picos es una prueba del filtro.
Fig. 3 - La fuente de sonido proporciona una recopilación de frecuencias. El filtro modifica las amplitudes de las frecuencias de la fuente.
Los puntos más importantes de este ejemplo de la teoría de la fuente-filtro son éstos
Un cambio en el número de picos de frecuencia del espectro sonoro representa un cambio en la fuente sonora.
Un cambio en la forma curvada de la amplitud sobre los picos de frecuencia representa un cambio en el filtro.
Teoría del filtro en la fuente - Puntos clave
- La teoría de lafuente-filtro es un modelo acústico que describe el habla como el sonido producido por una fuente (normalmente las cuerdas vocales) y modificado por un filtro (el tracto vocal).
- La fuente de los sonidos del habla es la vibración de lascuerdas vocales .
- El filtro de los sonidos del habla es el tracto vocal.
- La frecuencia fundamental de un sonido del habla depende de la velocidad de vibración de las cuerdas vocales y de la longitud del filtro.
- Los formantes vienen determinados por la forma del filtro.
Referencias
- Gunnar Fant (1960). Teoría acústica de la producción del habla.
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