上声变调的声学与感知实验研究

摘 要： 本文试图理清前人对上声变调和阳平异同的研究，通过声学实验和感知实验这两方面论述了前人的成果，并简要介绍了笔者自己的实验结果。通过40名被试的基频数据分析发现，阳平和上声变调的基频曲线存在显著差异，尤其是其中的6名被试，两者的调型有显著差异。听觉辨识实验发现，被试不能辨别出它们究竟属于阳平还是另外的变调，但是听觉区分实验发现，被试在听感上能够察觉两者的差异，这说明阳平和上声变调之间存在声学心理差异，但是并没有形成范畴性的音位差异。

关键词： 上声变调 声学实验 感知实验 辨识 区分

一、上声变调的文献综述

1.关于阳平和上声变调的感性认识

汉语普通话四个单字调——阴平、阳平、上声、去声在连续语流中的调型会发生一定的变化，其中以上声的变化最富有特色。当上声处于非上声之前时，上声往往会变成半上，两个上声相连时，前一个因其音高曲线与阳平类似，而且在听辨的过程中往往会发生一定的混淆，那么上声变调和阳平是否是同一调类呢？从二十世纪以来，学者们对这个问题有过不少争议。

早在十五世纪，反映北方官话读音的《翻译老乞大·朴事通》记录了这样一种现象：“但连两字皆上声而势难俱本声之呼者，则呼上字如平声浊音之势，然后呼下字可存本音。”土骥德的《曲律·论平仄第五》也记载道：“上上叠用，则第一字便似平声”。可见对两个上声相连，前字上声变阳平的看法，古已有之。

赵元任（1948）指出，“要是一个上声字后头跟着另一个上声字，第一个字就变成阳平”，同时还说“因为阳平时一个独立的音位，就不能把变调后的上声像半上声一样当做上声的同位音”。

胡炳忠（1977）直接承认了上声与上声连读变成与阳平和上声连读相似的声调，只是这种差异不易被人们所感知到罢了。即：认为上声与上声连读，前字变为直上（24），与阳平35类似，可做阳平处理。

安英姬（1981）同样也认为两个上声相连，前一个变为直上，调值为24，但不是35，所以不能认为是阳平。

徐世荣（1984）认为在上声前的上声比一般的阳平稍低，称为“直上”，调号为24，只是“变得像阳平”，并非就是阳平，是上声调位内的变体，它本身还是属于读上声的字。“两个长而曲的声调快速相连，后一个保持原貌，而前一个被排挤，不能太长、太曲，于是保留了‘全上’调值高低度的起点和终点，但却缩短，扯直，这样就变得很像阳平的35调值了。对这一度之差，听说的人都不大在意，于是就说它变得像阳平。”

从上面的争论中我们可以看出，上声与上声相连，有的说前上变读为阳平，有的说变读为近似阳平的升调，有的说把上身扯直，称为直上声，有的说把开头下降部分挤掉，剩下的后面上升部分称为“后半三声”。总而言之，专家学者对上声连读的看法是众说纷纭的。直到20世纪科学技术的发展带来的语音研究仪器的革新，才让我们对汉语声调的认识从主观的感性阶段上升到了客观的理性阶段。

2.关于阳平和上声变调的声学实验

王士元、李功谱（1967）于六十年代利用语图仪对北京话上声的单字调和双字调进行了研究，发现在双音节中，当上声后接再一个上声时，它的音高曲线如同一个同样环境中的阳平的音高曲线那样缓慢并且稳步上升。由于阳平在许多环境下，后接一个上声时，同样有一个缓慢上升的音高曲线，但声调序列上上和阳上是相同的吗？王士元说，语音音位变化的性质使得这两种声调序列在物理测量中发现了许多重叠的现象，因此没能确定上声出现在另一个上声前面时是否变成了阳平。但对音高进行全面确的测量和研究仍然是必要的。

林茂灿（1980）采用数字处理方法（限幅的自相关法和简化的反滤波法）测量了普通话二字词的音高变化，也探讨了这个问题，发现两个上声相连和阳平上声相连的词语，音高曲线相似，它们之间的差别，人们的耳朵是不易区分开来的。

还有许多对上声变调的实验研究也得出了类似的结果：双音节的两个低调相连，会形成一个上声变调，前字低调会变成升调（e.g.，Shih，1986；Zhang，1988；Chen，2000；Duanmu，2000）。因此也说明上声与上声连读，前字上声会变成阳平。

但是，同时也有许多不同的结论。

Zee（1980）对上声连读变调做了实验考查，发现基于两位纯正北京人说普通话的发音显示上声连读比阳上和上声连读有着更低的拐点和末尾音高。

Yuan and Chen（2011）针对以往研究中提取的实验室数据不够自然真实的缺点，利用大型自然语料库（电话语音库HKUST Mandarin Telephone Speech和新闻广播语音库Huh4 Mandarin Broadcast News Speech）分析了上声连读变调的声学实验。结果发现，上声连读变调的升调调型和阳平的升调调型在基频上升幅度和上升转折点这两个参数上都有所不同。另外，通过统计词频发现，词频对这两种声调序列产生一定的影响，连读变调的升调在高频词中的上升幅度明显低于在低频词中的，而阳平的升调调型在高低频词中没有这么明显的差异，也就是说，高频词中的上声连读变调和阳平本调更加不同，这说明上声与上声相连，前字并非变成了阳平。

Peng（2000）实验发现，两个上声连读，前字的整体F0值只比阳平稍低一点，差异并不显著。其他研究也发现了类似的细微差异（Kratochvil，1984；Shen，1990；Kuo et al.，2007）。

综上所述，前人在对阳平和上声变调的感性认识中大多认为它们之间是没有差异的，即使采用精确的仪器进行测量，实验的结果和答案仍然存在不一致，我们仍然不能确定阳平和上声变调之间或有或无的细微差异是调类内的音位变化的量的差异还是不同调类之间的质的转变。因此，许多学者试图从听辨实验中找出阳平和上声变调在人耳感知中的差别。

3.关于阳平和上声变调的感知实验

王士元、李功谱（1967）采用听辨实验而不是依靠声学分析的方法探讨了这个问题。他们首先找到130对双音节词语作为测试项，然后录音并进行听辨。结果发现，在说普通话的16位听音人中，14位判断正确的百分数在49.2%—54.2%，没有一人能答对55%以上，他们的回答只能对一半左右，实际上听音人是在那里猜的，说明他们是无法区分A、B这两组词的，所以王、李认为：在上声前面由上声变出来的声调就是阳平，而不是什么第五个声调。对于实验的材料，王、李也看到，受试者在听辨过程中强烈偏向于语义优势项，认为这也反映出音位的区别不存在，否则它们将压倒测试项的语义可取性。

Peng（2000）也做了一个类似的语音识别实验，分析了被试的辨识结果，发现15名被试平均听辨正确率是50%，这表明听者是在随意地猜测，并没有真正将其区分开来。

从上述的文献论述中，我们可以看到，在正常的言语交流中，阳平和上声变调还是极易混淆的。精确的声学测量发现了它们之间或有或无的差别，但人们很难听辨出来。

二、声学实验

笔者利用实验设备，改进实验语料，选择被试，做了一个近似的实验，用以验证前人的实验结果。

本文主要有两个实验，分别是声学实验、感知实验。声学实验用来验证被试在发音上阳平和上声变调之间是否存在区别。感知实验用来验证发音上能区分出来的被试在听感上是不能将阳平和上声变调给区分或辨别出来的。

1.语料设计

在设计语料时，将目标词分为真词和假词两类，是基于以下考虑：1）发音时的粘合度可能不一样；2）真词因为实际使用频率不同，听辨时可能导致被试倾向于选择语义优势项，因此用假词可消除语义对声调判断的影响，考察被试能否在词义不熟悉的情况下区分出这些声调对比序列。

每类由阳平-上声、上声-上声的词对组成，所有目标词的前后音节间边界的声学特征明显，以利于基频分析。最后选出满足上述条件的真假词各有24组，每组两个，因此总共有24*2*2=96个。如“无比/五笔、“疾走/挤走”、“扶手/俯首”等。

2.实验过程

让40名（20男20女）学生被试将精心挑选的目标词按照正常的语速分别读出即可。录制采用Adobe Audition 1.5软件，Neumann U87Ai话筒，声卡RME Fireface800，选择单声道方式录音，采样频率为44.1 kHz，在南京师范大学语音科技实验室的隔音室录音，整个录音过程保持安静。

3.数据处理

用Praat软件，对得到的音频数据先进行切分处理，并进行校正和标注，然后用脚本程序提取出声韵层中每个词前后字韵母的十个基频点（按照等距的十个时间点5%、15%、25%、35%、45%、55%、65%、75%、85%、95%分别提取），韵母时长、最大基频、最小基频、平均基频等特征。

4.数据分析及其结果

用重复测量方差分析方法，将声调类别和十个基频点作为自变量，分析阳平和上声变调这两个声调类别之间是否具有统计学上的显著差异，并观察声调类别和十个基频点的交互效应是否显著，用以说明如果有差异，是单纯的音高差异还是调型上的差异。

（1）对40名被试数据逐个分析结果

进行分析后发现，有六名被试对声调类别阳平和上声变调的基频曲线在真词和假词这两类上都存在显著差异，且声调类别与十个基频点的交互效应也都有显著差异。也就是单从音高特征来看，无论真词和假词，这六名被试都能在发音的音高上将阳平和上声变调区分出来。这六名被试中，还有一名被试在阳平和上声变调的真词的音长上也存在显著差异，即这名被试除了通过音高将阳平和上声变调大体区分出来之外，还通过音长对两者进行了区分。但对于假词，只存在音高上的显著差异，这也说明这名被试对真词和假词的处理情况是不同的。

另外，40名被试中有2名被试在真词上对阳平和上声变调用只音长来区分，两者的音长具有显著差异，相对应的假词真却没有发现显著差异；有3名被试在假词上对阳平和上声变调只用音长来区分，两者的音长具有显著差异，相对应的真词却没有发现显著差异，同时这几名被试用音长区分阳平和上声变调的被试，都没有发现音高上存在显著差异，也就是说他们调节这两种声调的手段只是音长，而不是音高，同时也说明真假词的处理上也是存在差异的。

（2）40名被试的统计平均

1）真词（声调类别1代表阳平，声调类别2代表上声变调）

从上图可以看到，真词的阳平和上声变调的调型走向较为一致，但在调值的高低上面具有一定的差异，统计数据也显示，sig<0.001，也就是说阳平和上声变调之间具有显著性差异；同时，这两个声调类型和十个基频点之间的交互效应也具有显著差异（sig=0.046），这说明阳平和上声变调之间不仅具有高低调值之间的显著差异，调型上面也是具有明显的差异的。

2）假词

从上图可知，假词的阳平和上声变调的调型走向稍有差异，起始调值是相似的，结尾的调值差异较大，上声变调比阳平稍低一点，统计数据显示，假词阳平和上声变调的差异显著，sig=0.004，声调类别和十个基频点之间的交互效应也较为显著，sig=0.004，也就是说，从40名被试平均结果来看，阳平和上声变调在调型上是具有显著差异的。

（3）词义真假对阳平或上声变调的影响

下面的是针对真假词这个因素，找出被试在处理真词和假词时是否有显著差异，也就是说，看看语义是否会对双音节词阳平和上声变调序列的连读变调产生一定的影响。

结果发现，单纯对比真假词这个因素，统计结果显示p=0.038，小于0.05。也就是说，词义的熟悉度对阳平和上声变调还是具有一定的影响的，但真假词这个因素与十个基频点这个因素的交互效应不显著，则说明真词的阳平或上声变调与假词的阳平或上声变调相比，差异主要在音高的高低上，但调型的走向是相似的。

综上所述，阳平和上声变调在真词上具有一定的差异，这种差异既体现在调值的高低上，也体现在调型的走向上。假词也是同样的结果。但词义真假这个因素对阳平和上声变调的差异还是具有一定影响的，主要是体现在影响它们调型的高低上，而非调型的走向上。同时40名被试数据的逐个分析也发现，真词上有差异，同一被试的假词不一定有，真词上没有差异，同一被试的假词不一定没有，因此对词义的熟悉程度也会影响阳平和上声变调之间的差异情况。

三、感知实验

本次感知实验分为区分实验和辨识实验，用E-Prime软件呈现听辨语料和图片资料，被试用耳机听辨，并做按键反应。

1.实验材料：

根据声学实验的结果，选择了一位在阳平和上声变调的发音上存在极显著差异的发音人，将其发音语料作为听辨实验的刺激信号。

2.被试：

从声学实验的结果得出，有六名被试对阳平和上声变调的发音存在显著差异，因此选取这六名被试进行听辨实验，这六名被试中包括发音人自身。

3、辨识实验：

首先电脑屏幕上会出现分别代表阳平和上声变调的AB两个选项，被试将会听见这两个选项中的一个词被播放出来，然后由被试按键判断听到的词语，每个选项中的词语都会以随机顺序播放两遍，而每个选项作为答案出现的概率都是相等的。因此，对于真词，24组*2种调类*2遍=96个词，假词同样也是96个词，总共播放192个词。

4. AX区分实验：

实验过程由E-prime程序实现，首先被试将听到耳机中将会播放一对词语，这时由被试分别判断听到的一对语音是相同的还是不相同的，并做按键反应。为了达到“相同”和“不相同”间的平衡，需采取AA、BB、AB、BA这四种组合，因此24对阳平和上声变调调序列中的每一个词都要被播放四遍。因此前后一致和不一致的词对都是48对，共96对，以上是针对真词的，假词同样照此安排，真假词分别听辨，各自按照随机顺序播放。

5.数据结果

本实验用E-prime记录了被试对阳平和上声变调调的听辨正确率。由于反应时间会由诸多因素影响其精度，数据的可靠性不足，因此没有作为本实验的记录研究内容。

下表是六名被试感知实验数据的综合结果：

下表是发音人自身的感知实验结果：

（1）辨识实验结果：

1）六名被试将读音听辨成上声变调的正确率是58.33%，相对于听辨成阳平的47.74%，要高出十多个百分点，这也说明，被试在听辨过程中，较容易将听辨的语料理解成上声变调的变调而非阳平本调，而想给予还原，因此较多地将阳平听成了上声变调。尤其是对于这名发音的被试，将上声变调听辨正确的概率达到了85.42%，而将阳平正确还原的正确率却只有25%，即这名被试在遇到这类语料是极容易将阳平听辨成上声变调，而试图将其还原。

2）六名被试分辨假词真假词阳平和上声变调的正确率分别是47.74%和58.33%，但都保持在50%左右，因此，可以认为被试是在随意地猜测，而非真正能将它们听辨出来。

（2）区分实验结果：

1）六名被试区分的正确率达到了70.40%，对假词的分辨率相对于真词的还要更高一些，分别为73.09%和67.71%。

2）尤其是那名作为发音人的被试，其分辨率相对于其他五名被试都要高出十多个百分点，都超过了80%，无论对真词还是假词。这说明被试对阳平和上声变调之间的差异有所察觉。

总而言之，被试在辨识实验中的正确率在50%左右，也就是大部分被试是在猜测，而不能将阳平和上声变调真正辨别出来，而在区分实验中，被试对阳平和上声变调的区分率达到了70%，比例挺高。也就是说，大部分被试能或多或少地听出阳平和上声变调的声学差异。总结来说，大部分被试感知到了实验中的阳平和上声变调存在声学特征上的些许差异，但并不能由此判断这种差异是范畴间的，因此不能将它们很好地判断为不同的声调类别。

通过本文的实验研究，从40名被试的统计分析结果中可以看到，阳平和上声变调在声学特征上还是具有较为显著的差异的，这种差异不仅体现在调值的差异上，还体现在调型的不同上。本文的感知实验中专门选择了声学上有比较大的差异的语料让被试听辨，结果发现，大多数的被试能够觉察到阳平和上声变调在听感上有一定的差异，但是并不能将其准确地归类为不同的调类。这就说明，从听感的角度，阳平和上声变调会造成声学心理差异，但是并没有造成范畴性的音位差异。

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致谢：本论文在顾文涛教授指导下完成，受江苏高校哲学社会科学重点研究基地重大项目“语音韵律的跨语言比较及二语韵律的偏误分析与自动评测”（2010JDXM024）和江苏高校优势学科建设工程项目资助。