提示的临界值如何影响声调产出和感知的相关性

1.参考文献 ¶

Leung, K., & Wang, Y. (2020). Production-perception relationship of Mandarin tones as revealed by critical perceptual cues. The Journal of the Acoustical Society of America, 147(4), EL301-EL306. http://doi.org/10.1121/10.0000963

2.研究背景 ¶

研究基于汉语声调的感知提示的临界状态，研究其产出-感知相关性的程度。例如比起F0高度，汉语母语者更看重F0轮廓提示。此外，F0轮廓提示的系统变化（相对于高度）更能调节声调感知，表明F0轮廓提示的临界性。但是，F0轮廓和高度提示的临界性质可能会在不同的汉语声调语境中发生变化。例如，汉语听者只在低到中F0高度水平的人工合成的声调中，比起F0高度，更看重F0轮廓。总之，F0轮廓应该比F0高度有更强的产出感知关系。以前很少有研究尝试将声调的产出和感知与单个提示的相对临界状态联系起来。因此，研究的独特之处就在于此。

汉语有四个在F0高度和轮廓上不同的声调。F0轮廓提示通常由音高轮廓的整体斜率表示。二次函数建模的F0曲率也可以说明汉语音高轮廓的形状。此外，已经表明，F0转折点（TP）的位置和F0从起点到TP的减小（△F0），会影响音高轮廓的形状，在T2和T3感知中很重要，这两个提示被认为是F0轮廓的临界提示。另一方面，F0高度的提示是非临界的，通常指F0平均值和F0起始时间·。

研究使用T2作为目标声调，因为它有较低至中等的F0高度，在这种情况下F0轮廓比F0高度更关键。此外，T2和T1的比较涉及F0轮廓在方向上的变化（上升与水平），以及F0高度在F0平均值和F0起始时间的变化。此外，T2和T3的比较涉及到F0轮廓变化（F0曲率和TP）以及F0高度变化（F0起始时间）。因此，此项研究可以分别使用临界（轮廓）和非临界（高度）提示检查产出-感知相关性。

此项研究对每个提示进行了产出和感知的相关性测量，并期望F0轮廓提示与其有强烈的正相关关系（F0斜率、F0曲率、TP、△F0）。而F0高度提示（F0平均值和F0起始时间）的相关性则较弱。

3.研究方法 ¶

25名汉语母语的女本科生（平均年龄：22.2岁）。

被试产出了四个常用的单音节词，其中包含四个声调的zhu，在T1中表示“猪”，在T2中表示“竹”，在T3中表示“主”，在T4中表示“柱”。该任务是自定进度的，每个词重复6次。共有600个产出（4个声调×6次重复×25被试）。 所有T2产出均在Praat进行了声学分析。两名接受过训练的汉语母语人士评估了产出的准确性。在150个T2产出中，有5个是错误的，被排除在分析之外。然后沿轮廓在等距的101个时间点获得F0值，进行后续的多项式拟合。方程（1）用于F0标准化。使用方程（2）和（3）估算F0斜率和F0曲率，在相对于总持续时间的时间位置上获得了另一个关键提示TP。 对于非临界提示，对所有测量点的F0值进行平均来获得F0平均值。音高轮廓起始点的标准化频率T为F0起始点。

基于产出，分别改变TP和F0起始时间重新合成刺激，从而创建一个感知空间，把类似于T2的刺激置于T1和T3的结束点之间。

刺激持续时间为410毫秒。 F0起始范围（从高到低）是基于被试的T1（295 Hz）和T3（159 Hz）创建的。以8Hz的步长创建中间步长。TP端点基于被试T2和T3产出的最早和最迟TP位置（总持续时间的0％和60％）。每个F0起始时间都有一个TP系列，除了F0起始的高限终点（水平）外，其间隔为总持续时间的10％。因此，TP的变化会改变声调轮廓形状，因此会严重影响感知。△F0是另一个影响T2-T3感知的提示，会导致F0起始时间的相对位置发生变化，在本研究中保持不变。

结果，形成了一个18步（F0起始）×7步（TP）的刺激网格，因此每个声调都有一组独特的F0斜率，F0曲率和TP临界值，以及F0平均值和F0起始时间非临界值。

要求被试选择自己喜欢的T2示例。当任务开始时，在屏幕上显示由126个格子组成的刺激网格和等级量表。当被试单击一个框时，会在耳机上播放126个刺激之一（zhu）。要求被试首先听每个角落的刺激（即边界声调），并以1（T2的坏例子）-5（T2的好例子）的等级对每个刺激进行评分。然后，他们必须在网格中找到最能代表T2的格子，并以相同的评分等级对他们的选择进行评分。评分数据用于检查被试最初选择的T2示例是否落在刺激网格内（即示例的评分应高于边界声调）。为了确保被试从听觉上（而不是视觉上）确定首选T2示例的位置，每次重复都要切换两个轴的方向或轴的位置，从而形成8个方向组合（2个F0起始方向×2个TP方向×2个轴位置）。每个被试重复执行此任务16次（8个定向组合×2次重复）。

4.结果 ¶

被试的T2产出和首选T2示例的平均F0斜率分别为4.82 T / s和10.52 T / s，为上升的轮廓。平均F0曲率分别为31.88 T / s2和18.92 T / s2，表明抛物线向上开口。平均TP分别为25％和30％；F0平均值为2.32 T和2.56 T；平均F0起始分别为2.14T和1.02T。对于所有提示，产出和感知的T2具有可比较的声学数据范围。此外，多项式拟合显示，在产出（F0曲率：96％vs F0斜率：67％）和感知（F0曲率：97％vsF0斜率：90％）中，F0曲率的R2值均高于F0斜率。

为检查这五个提示的相关性，分别针对产出和感知数据执行了相关性分析。对于产出而言，TP分别与F0斜率[p≤0.007]、F0曲率[p<0.001]和F0均值[p=0.049]显著相关。对于感知，F0斜率和F0曲率显着相关[p=0.030]。TP与F0曲率[p<0.001]和F0平均值显著相关[p=0.004]。此外，成对样本t检验显示，首选的T2示例的评分显着高于四个角落的刺激[ps <0.001]，表明被试的偏好T2刺激落在刺激网格内。

对五个提示之间的相关性分析表明，只有某些提示彼此高度相关（例如TP和F0曲率），可以比较没有高度相关性提示的产出-感知相关系数（例如，F0斜率和F0曲率）。

为了量化产出与感知之间的关系，进行了Spearman相关性分析，以将每种提示的产出数据与感知数据相关联。发现曲率[p=0.024]，斜率[p=0.032]和TP[p=0.027]显著正相关。对于F0起始[p=0.352]和F0均值[p=0.543]没有发现显著相关。这些结果表明，即使所有提示在产出和感知结果上都显示出相当的声学范围，但只有关键的F0轮廓提示（即曲率、斜率和TP）有显着的产出-感知相关性。

5.讨论 ¶

研究结果表明，F0曲率、F0斜率和TP具有明显的正向产出感知相关性，但F0平均值和F0起始则没有。F0轮廓提示比F0高度提示更关键。