Автоматизация обработки речевого сигнала: аннотация и акустический анализ гласных в русском языке

Целью исследования является разработка воспроизводимого протокола для аннотации и акустического анализа русских гласных, обеспечивающего сопоставимость данных из разнородных речевых корпусов. Предложена система трехуровневой слоговой разметки с фиксацией ударности, позиции в границах интонационной фразы и структуры слога. Протокол реализован в среде Praat и включает автоматизированное извлечение акустических параметров с использованием программного обеспечения на Python. Акустический анализ сочетает статические измерения формант (F1, F2) в средней точке гласного и динамические показатели, описывающие траектории изменения формант во времени. Для учёта вариативности применяется двухэтапная нормализация (глобальная стандартизация и стабилизация параметров по говорящим). На основе обобщения данных литературы определены эталонные диапазоны F1-F2 для основных русских гласных, используемые для автоматического присвоения фонемных категорий. Результатом является стандартизированный и автоматизированный метод обработки, применимый к крупным массивам данных. Разработанный подход позволяет проводить сопоставимый акустический анализ гласных, что значимо для исследований в области экспериментальной фонетики и прикладных задач обработки речи.

1. Уртегешев Н. С. Гласные: соответствие формант артикуляции. Языки и фольклор коренных народов Сибири. 2020. № 2 (вып. 40), cтр. 63–77. DOI: 10.25205/2312-6337-2020-2-63-77.

2. Доступно по ссылке: https://www.researchgate.net/publication/348620569_Glasnye_sootvetstvie_formant_artikulacii_Vowels_matching_of_formants_to_articulation, 18.08.2025.

3. Бондарко Л. В. Фонетика современного русского языка: учеб. пособие. СПб.: Изд-во СПб. ун-та, 1998. 275 с.

4. Валуйцева И. И., Чиркова Г. Ю. Звучащая речь мигрантов: формантная характеристика. Полилингвиальность и транскультурные практики. 2015, № 5, стр. 171–175. Доступно по ссылке: https://journals.rudn.ru/polylinguality/article/download/13026/12456, дата обращения: 18.08.2025.

5. Ivanova S. A. Predictions for the Acquisition of American English Vowels by Native Russian Speakers. UGA Working Papers in Linguistics. 2016, vol. 3, pp. 1-14. Available at: https://openscholar.uga.edu/record/25328/files/WP2016_Ivanova.pdf, accessed: 18.08.2025.

6. Фант Г. Акустическая теория речеобразования, пер. с англ. Л. А. Варшавского, В. И. Медведева; под ред. В. С. Григорьева. М.: Наука, 1964.

7. Ladefoged P., Johnson K. A Course in Phonetics. 7th ed. Boston: Cengage Learning, 2014,352 p. [Online]. Available at: https://books.google.com/books/about/A_Course_in_Phonetics.html?id=U4XaAgAAQBAJ (accessed: 01.02.2026).

8. Padgett J., Tabain M. Adaptive Dispersion Theory and Phonological Vowel Reduction in Russian. Phonetica. 2005, 62(1), pp. 14-54. DOI: 10.1159/000087223. Available at: https://www.degruyterbrill.com/document/doi/10.1159/000087223/html, accessed: 18.08.2025.

9. Purcell E. T. Formant frequency patterns in Russian vowel-cons-vowel (VCV) utterances. The Journal of the Acoustical Society of America. 1979, vol. 65, no. 1, pp. 213-222. DOI: 10.1121/1.382302. Available at: https://pubs.aip.org/asa/jasa/article/65/1/213/, accessed: 18.08.2025.

10. Bolla K. A Conspectus of Russian Speech Sounds. Budapest: Institute of Linguistics, Hungarian Academy of Sciences, 1981. 284 p. Available at: https://rovalphonlib.bz.it/record/11864, accessed: 18.08.2025.

11. Strange W., Jenkins J. J., Johnson T. L. Dynamic specification of coarticulated vowels. The Journal of the Acoustical Society of America, 1983, vol. 74, no. 3, pp. 695-705. DOI: 10.1121/1.389855.

12. Hillenbrand J. Static and Dynamic Approaches to Vowel Perception // In: (book chapter). 2013, pp. 9-30. Springer, Berlin–Heidelberg. DOI: 10.1007/978-3-642-14209-3_2.

13. Fox R. A., Jacewicz E. Cross-dialectal variation in formant dynamics of American English vowels. The Journal of the Acoustical Society of America. 2009, vol. 126, no. 5, pp. 2603-2618. DOI: 10.1121/1.3212921.

14. brainteaser-ov. ISP-RAS-OPEN-CONFERENCE (репозиторий материалов и результатов) [Online]. GitHub. Available at: https://github.com/brainteaser-ov/ISP-RAS-OPEN-CONFERENCE (updated: 05.11.2025; accessed: 01.02.2026).

15. Деркач М. Ф., Гумецкий Р. Я., Гура Б. М., Чабан М. Е. Динамические спектры речевых сигналов. Львов: Вища школа, 1983. 168 с.

16. Зиндер Л. Р. Общая фонетика. М.: Высшая школа, 1979. 312 с.

17. Златоустова Л. В. Фонетическая структура слова в потоке речи. Казань: Изд-во Казанского ун-та, 1962, 156 с.

18. Князев С. В., Пожарицкая С. К. Современный русский литературный язык: фонетика, орфоэпия, графика и орфография: учеб. пособие для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Академический проект; Гаудеамус, 2011. 430 с. Доступно по ссылке: https://publications.hse.ru/pubs/share/folder/668v3i9fb9/60883452.pdf, дата обращения 18.08.2025.

19. Lobanov V. M. Classification of Russian vowels spoken by different speakers. The Journal of the Acoustical Society of America. 1971, vol. 49, no. 2, pp. 606-608. DOI: 10.1121/1.1912396. Available at: https://pubs.aip.org/asa/jasa/article/49/2/606/, accessed: 18.08.2025.

20. Fabricius A. H., Watt D., Johnson D. E. A comparison of three speaker-intrinsic vowel formant frequency normalization algorithms for sociophonetics // Language Variation and Change. 2009, 21(3), pp. 413-435. DOI:10.1017/S0954394509990160.

21. Burg J. P. Maximum Entropy Spectral Analysis. Stanford Exploration Project, Stanford University, 1975 [Online]. Available at: https://sepwww.stanford.edu/data/media/public/oldreports/sep06/ (accessed: 01.02.2026).

22. Harrington J. Phonetic Analysis of Speech Corpora. Chichester; Malden, MA: Wiley-Blackwell, 2010. 403 p.