Sumário. Prefácio à Segunda Edição... 9

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2 5 Sumário Prefácio à Segunda Edição... 9 Capítulo 1 Introdução ao Estudo da Acústica da Fala Capítulo 2 Teoria Acústica da Produção da Fala Capítulo 3 Introdução à Análise Acústica da Fala Capítulo 4 As Características Acústicas de Vogais e Ditongos Capítulo 5 As Características Acústicas das Consoantes Capítulo 6 Correlatos Acústicos das Características do Falante Capítulo 7 Propriedades Suprassegmentais da Fala Capítulo 8 Síntese de Fala APÊNDICES Apêndice A Símbolos Fonéticos para Vogais e Consoantes; Siglas Usadas no Texto Apêndice B Física Elementar do Som Apêndice C Escalas Não Lineares de Frequência para a Análise da Fala Referências Glossário Índice

3 11 Capítulo 1 INTRODUÇÃO AO ESTUDO DA ACÚSTICA DA FALA O QUE É A FALA? Raymond H. Stetson, um pioneiro no estudo da fala, escreveu que speech is movement made audible (Stetson, 1928) [fala é movimento tornado audível]. Os movimentos dos órgãos da fala estruturas como a língua, os lábios, a mandíbula, o véu palatino e as pregas vocais resultam em padrões sonoros que são percebidos pelo ouvinte. Entretanto, a fala é mais do que sons audíveis; senão não nos importaríamos em distinguir os sons da fala de outros processos corporais, como bater palmas ou respirar. A fala ganha sua importância única como o meio principal pelo qual a língua é expressa em todas as culturas humanas, exceto para as pessoas surdas. A fala é uma modalidade da linguagem. A comunicação da fala é comum a quase todos os humanos em qualquer cultura, em qualquer parte da terra exceto os surdos. O produto final da fala é um sinal acústico. Esse sinal representa a mensagem comunicativa do falante. Sob circunstâncias comuns, o sinal acaba rapidamente à medida que as vibrações sonoras são amortecidas pelo mundo físico, mas as técnicas modernas de gravação nos permitem preservar os sinais da fala, e essa capacidade abre novos horizontes para o estudo da fala.

4 12 RAY D. KENT CHARLES READ O famoso linguista Charles Hockett definiu o que ele considerou serem características de desenvolvimento da comunicação. Estas são resumidas na Tabela 1.1 e, tomadas juntas, elas caracterizam a especificidade única da linguagem humana. Até onde sabemos, nenhuma outra espécie tem um sistema de comunicação com todos esses atributos. Considerando essas características individualmente, nós ganhamos uma apreciação da fala como uma faculdade humana e um meio de comunicação. Várias das características desenvolvidas pertencem direta e unicamente à fala como uma modalidade da linguagem, por exemplo, os itens 1, 2, 3, 6 e 9 na Tabela 1.1. Combinando essas características, podemos definir a fala como um canal auditório vocal que tem uma transmissão que desaparece rapidamente; é especializada para gerar significado com símbolos sonoros arbitrários; e é composta de unidades discretas ou elementos que podem ser formados em um número infinito de mensagens. Essa definição se refere a ambos os limites e a força da fala. O fato de que a fala desaparece rapidamente apresenta desafios para sua análise. Felizmente, equipamentos modernos tornam possível armazenar e analisar o sinal sequencial da fala. Com essa capacidade, é possível conduzir estudos da forma na qual os sons da fala se relacionam com a linguagem. No laboratório científico, a fala tem três grandes áreas de estudo: a área fisiológica (ou fonética fisiológica), a área acústica (ou fonética acústica) e a área perceptual (tipicamente chamada fonética perceptiva). Uma compreensão unificada da fala requer o estudo de cada uma dessas áreas na relação com as outras. A discussão neste livro se preocupará principalmente com a área acústica, mas referências necessariamente serão feitas às outras duas áreas. De importância específica é a necessidade de entender como a análise acústica da fala pode ajudar o estudo dos fenômenos fisiológicos, por um lado, e os fenômenos perceptuais, por outro. Devido ao fato de o sinal acústico servir de intermediário entre a produção e a percepção da fala, a análise acústica ajuda na compreensão tanto da produção quanto da percepção da fala. De diversas maneiras importantes, o sinal acústico ajuda a dar uma compreensão unificada da fala.

5 ANÁLISE ACÚSTICA DA FALA 13 TABELA 1.1 As características de desenvolvimento da comunicação (as quais caracterizam todas as línguas humanas, mas não se aplicam em seu todo aos sistemas de comunicação de outras espécies). Característica Definição 1. Canal auditório vocal O som é transmitido da boca ao ouvido. 2. Transmissão ampla e recepção direcional Um sinal auditório pode ser detectado por qualquer receptor dentro da faixa de audição, e os ouvidos do receptor são usados para localizar o sinal. 3. Apagamento rápido Em oposição a alguns sinais visuais e olfativos, os sinais auditórios são transitórios. 4. Intermutabilidade Usuários competentes de uma língua podem produzir um sinal que eles possam compreender. 5. Retorno total Todos os sinais produzidos podem ser refletidos de volta. 6. Especialização A única função das formas de onda acústicas da fala é produzir significado. 7. Semanticidade Um sinal produz significado através de sua associação com objetos e eventos do meio. 8. Arbitrariedade O sinal da fala em si não tem relação alguma com o objeto ou evento ao qual se associa. 9. Distinção A fala é composta de um pequeno conjunto de unidades (ou elementos) acusticamente distintas. 10. Deslocamento Os sinais da fala podem ser usados para se referir a objetos ou eventos que são removidos do presente tanto no espaço quanto no tempo. 11. Produtividade A fala permite a expressão de uma variedade infinita de enunciados significativos como resultado da combinação de elementos discretos em novas sentenças. 12. Tradicionalidade A estrutura e o uso da língua é transmissão passada de uma geração a outra através de pedagogia ou aprendizado. 13. Dualidade de formação de padrões Os elementos sonoros específicos da linguagem não têm significado intrínseco, mas se combinam a partir de estruturas (ex.: palavras, sintagmas) que possuem significado.

6 14 RAY D. KENT CHARLES READ A ÁREA FISIOLÓGICA DA FALA A área fisiológica é identificada fisicamente com o aparato da fala, constituído de três subsistemas anatômicos maiores: o respiratório (incluindo os pulmões, a parede torácica e o diafragma), o laríngeo (laringe ou caixa de voz) e o articulatório (língua, lábios, mandíbula e véu palatino). A Figura 1.1 é um diagrama simplificado desses subsistemas. Essa divisão tripartida é justificada tanto no campo anatômico quanto no fisiológico, mas deve se enfatizar que os três subsistemas funcionam, juntos na fala, bem e são frequentemente altamente interativos. A articulação da fala é um fenômeno complexo do movimento, cuja compreensão foi retardada por muitos obstáculos, sendo um desses a dificuldade de se observar as estruturas de interesse, escondidas como são nas cavidades da boca, pescoço e tórax. Os próximos três parágrafos apresentam um sumário altamente simplificado desses subsistemas. O leitor que não conhece a produção da fala pode achar útil ler esse material antes de prosseguir para o resto do livro. O Subsistema Respiratório O subsistema respiratório consiste da traqueia, dos pulmões, da caixa torácica e de vários músculos (Figuras 1.1 e 1.2). Além de fornecer ventilação para suprir a vida, esse sistema produz a maioria da energia aerodinâmica da fala. Os parâmetros aerodinâmicos básicos são a resistência, a pressão, o fluxo e o volume do ar. O volume é uma medida da quantidade de ar e é medida com unidades como litros (l) ou mililitros (ml). O fluxo é a taxa de mudança do volume e é expresso em unidades como litros/minuto ou mililitros/milissegundos (ml/ms), que expressam uma mudança em volume por unidade de tempo. A pressão é força por unidade de área e é normalmente expressa em pascals, uma unidade que substituiu unidades anteriores como dinas por centímetro quadrado (dyn/cm 2 ). Nos estudos da fala, a pressão é frequentemente gravada com uma unidade diferente, como centímetros de água (cmh 2 O) ou milímetros de mercúrio (mmhg). A razão para isso é o fato de manômetros serem uma forma conveniente de medir pressão como o

7 ANÁLISE ACÚSTICA DA FALA 15 Cavidade faríngea Cavidade nasal Cavidade oral Lábios Sistema articulatório (visto de lado) Língua Mandíbula Laringe Sistema laríngeo (visto de lado) Traqueia Sistema respiratório (visto de frente) Pulmão direito Pulmão esquerdo FIGURA 1.1 O sistema de produção da fala, dividido em três subsistemas primários: respiratório, laríngeo e articulatório. Os diferentes sistemas são desenhados em escalas diferentes e com orientações distintas (ex.: o sistema articulatório é aumentado em relação aos outros dois e é mostrado em uma vista lateral em vez de frontal). De Kent, The speech sciences. A volume in the speech sciences (1. ed.), 1998.

8 16 RAY D. KENT CHARLES READ Osso hioide Cartilagem tireoide Traqueia Lobo superior Lobo superior Bifurcação traqueal Lobo medial Lobo inferior Lobo inferior Brônquios segmentar e lobar para o pulmão direito Brônquios segmentar e lobar para o pulmão esquerdo FIGURA 1.2 Os subsistemas respiratório e laríngeo da produção da fala. Esses dois subsistemas combinados são chamados de trato respiratório inferior. A laringe está situada logo acima da traqueia e abaixo da faringe. A traqueia se bifurca em brônquios que chegam aos pulmões. De Kent, The speech sciences. A volume in the speech sciences (1. ed.), deslocamento de uma coluna de líquido. A resistência é uma variável que relaciona fluxo com pressão, de acordo com uma lei importante chamada lei de Ohm. Essa lei pode ser expressa nas seguintes formas alternativas: Pressão = Fluxo Resistência Fluxo = Pressão/Resistência Resistência = Pressão/Fluxo

9 ANÁLISE ACÚSTICA DA FALA 17 Note, por exemplo, que o fluxo é diretamente proporcional à pressão, mas inversamente proporcional à resistência. Se a resistência for mantida constante, um aumento na pressão do ar resultará em um aumento no fluxo de ar. Se a pressão do ar é mantida constante, um aumento na resistência causará um decréscimo no fluxo de ar. A fala é produzida com uma pressão pulmonar relativamente constante de cerca de 6 10 cm de água ou cerca de 1 kpa (kpa = quilopascal ou 1000 pascals). Para se ter ideia de quanta pressão isso seja, afunde um canudo a uma profundidade de 6 cm em um copo de água filtrada (Figura 1.3). Depois, sopre o canudo até que bolhas comecem a se formar no fim do canudo imerso na água. Essa condição corresponde a uma pressão de 6 cm de água. Há apenas uma pequena perda de pressão do ar nos minúsculos sacos de ar dos pulmões até a laringe no topo da traqueia, de forma que a pressão de ar subglotal (a pressão logo abaixo das pregas vocais) seja aproximadamente igual à pressão nos pulmões. Obviamente, se não houvesse obstruções na laringe ou no caminho superior do ar no sistema articulatório, a pressão do ar originada pelo sistema respiratório seria imediatamente liberada para a atmosfera através do trato vocal. A fala é produzida pela valvulação ou regulagem das pressões e fluxos do ar gerados pelo subsistema respiratório. Grosso modo, o subsistema respiratório é uma bomba de ar, fornecendo energia aerodinâmica para os subsistemas articulatório e laríngeo. O padrão básico de suporte respiratório para a fala é o fato de o falante inspirar ar pelos ajustes musculares que aumentam o volume do sistema respiratório. O ar é então liberado dos pulmões através de combinações de dilatações passivas e atividade muscular, dependendo do volume de ar atual nos pulmões e das necessidades aerodinâmicas. O ponto essencial é que a função respiratória para a fala é entendida em termos de eventos aerodinâmicos volumes de ar, pressão e fluxos. Os eventos mecânicos da fala, pois, começam assim que o falante usa o sistema respiratório para gerar a energia aerodinâmica. Na maioria das línguas, a fala é produzida no ar expirado, significando que a produção da fala deve ser interrompida sempre que um falante toma a respiração. O padrão típico da fala é uma inspiração rápida seguida por uma expiração muito mais lenta na qual a fala é produzida. Durante a respiração de des

10 18 RAY D. KENT CHARLES READ FIGURA 1.3 Simples demostração da pressão do ar necessária para a produção da fala. Coloque um canudo em um copo d água a uma profundidade de 6 cm. Depois, sopre o até que bolhas comecem a subir através da água. Essa condição corresponde a uma pressão de água de 6 cm, que é adequada para os propósitos da fala em uma conversação. canso, as fases inspiratória e expiratória de um ciclo de respiração são quase iguais em duração, mas, para a fala, a fase expiratória é prolongada relativa à fase inspiratória. Essas diferenças no padrão inspiratório e expiratório podem ser representadas como mostrado abaixo, onde insp = inspiração, exp = expiração, e respiração de descanso é mostrada à esquerda da linha vertical dupla. As linhas com travessão representam a fase expiratória prolongada da respiração da fala. insp exp insp exp insp exp insp exp insp exp

11 ANÁLISE ACÚSTICA DA FALA 19 A necessidade de interromper a fala para o propósito de inspiração significa que a fala é produzida em grupos de respiração, que são grupos de palavras ou sílabas produzidos em uma só respiração. Em geral, as unidades produzidas em um grupo respiratório têm uma coerência total, como o encaixamento em um padrão entonacional (um padrão de tom sobe e desce). O Subsistema Laríngeo Como mostra a Figura 1.2, a laringe está situada no topo da traqueia e abre se na faringe acima. A laringe consiste de um número de cartilagens e músculos. De importância fundamental são as pregas vocais, pequenos órgãos musculares que se fecham (se aproximam) para fechar a corrente de ar laríngea ou se abrem (se separam) para abrir essa corrente de ar. Um desenho de uma seção coronal da laringe é mostrado na Figura 1.4. As pregas vocais verdadeiras são as estruturas vibrantes de interesse aqui. Elas têm uma estrutura complexa em camadas mostrada na ampliação da Figura 1.4. A abertura entre as pregas vocais é chamada de glote (Figura 1.5), e o termo glotal tem sido usado como um termo geral para a função laríngea, especialmente a função das pregas vocais. Se as pregas vocais estão firmemente fechadas, o ar é impedido de escapar dos pulmões inflados. As pregas vocais estão tipicamente fortemente fechadas durante tarefas intensas como levantamento de pesos, evacuação e nascimento de bebês, a fim de tornar o subsistema respiratório rígido como fonte para se empurrar. O fato de pessoas geralmente gemerem durante o levantamento de um objeto pesado é evidência de que as pregas vocais estão fechadas. A ocorrência de gemidos também nos indica que o som vozeado é produzido com as pregas vocais fechadas. O som é resultado da vibração das pregas, que estalam alternadamente juntas e separadas, colidindo uma com a outra de forma basicamente periódica. A taxa de vibração das pregas vocais determina essencialmente a percepção do tom vocal (vocal pitch) de um falante. Um falante com uma voz bastante aguda tem uma frequência relativamente alta de vibração das pregas vocais e um falante com uma voz bastante grave tem uma frequência relativamente baixa de vibração das pregas vocais.

12 20 RAY D. KENT CHARLES READ Epiglote Cartilagem tireoide Pregas vocais falsas Pregas vocais verdadeiras Cartilagem cricoide Ligamento vocal Lâmina própria Superficial Intermediário Profundo Epitélio Músculo vocal FIGURA 1.4 Seção coronal da laringe, mostrando as pregas falsas e as verdadeiras. O alargamento mostra a estrutura em camadas da última, que são a fonte de energia vibratória para a voz. De Kent, The speech sciences. A volume in the speech sciences (1. ed.), 1998.

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