语音型噪音对二语者汉语元音声调感知的影响(1)
摘要 在安静、语音型噪音、语音调制型噪音三种背景下测量了汉语母语者、汉语中、高水平的韩语母语者感知汉语元音和声调的正确率。安静背景下，三组人的语音感知类似，而在语音型噪音背景下，汉语母语者的感知正确率显著高于中水平二语者。进一步的检验表明中水平二语者在语音型噪音背景下的感知难度较大是由于其受到的语音型噪音中能量掩蔽的影响比母语被试要大，而其受到的信息掩蔽的干扰和另外两组被试相近。
关键词 元音-声调感知，汉语习得，噪音背景，能量和信息掩蔽。
分类号 B842.5
1引言
在实际生活与工作环境中，存在着各种噪音，在声音加工的各个阶段干扰人对目标言语信号的追踪和识别，这种现象被称作噪音的听觉掩蔽(Watson，2005)。噪音可产生能量掩蔽(energeticmasking)和信息掩蔽(informationalmasking)两类干扰。其中，能量掩蔽发生在听觉外周阶段，不同声源的信息同时出现，在时间和频率上发生重叠，这种重叠对目标音的表征产生一定破坏，导致听觉外周对目标音的编码失真，从而对识别目标音产生干扰(杨志刚，张亭亭，宋耀武，李量，2014；Watson，1987)。信息掩蔽是指除能量掩蔽以外，由于干扰声音与目标声音在信息模式上的相似性，从而在较高的神经和心理加工水平上所产生的掩蔽作用(吴艳红等，2005；Brungart，2001；Calandruccio，Bradlow，&Dhar，2014)。出现这种掩蔽作用时，对目标信号进行加工的部分神经和心理资源会被用于加工干扰声音。
过去的研究发现，噪音的掩蔽作用对于二语语音感知的影响尤为显著，研究者多使用白噪音、语谱噪音、多人嘈杂音等噪音材料来研究不同类型噪音的掩蔽作用。普通声学意义上的噪音对于二语语音感知的干扰是由能量掩蔽造成的。Shimizu，Makishima，Yoshida和Yamagishi(2002)发现，在完成英语语音感知任务时，日本大学生在白噪音下的分辨成绩明显比在粉噪音、飞机噪音背景下的成绩低。而当干扰音是言语声时，信息掩蔽则成为了影响非母语者识别目标语音信号的另一重要干扰因素，非母语者会比母语者受到的信息掩蔽干扰更为明显。因此在语音型噪音背景下，母语者在识别语音的表现上比非母语者要好，且相比于安静背景，有语音型噪音干扰的情况下母语者的优势更大。这可能是由于在有语音型噪音干扰时，非母语者受到的信息掩蔽的负面影响更大。Garcia Lecumberri和Cooke(2006)比较了英语母语者和以西班牙语为母语的英语学习者在四种掩蔽类型(八人声嘈杂音、语谱噪音、单人英语言语声、单人西班牙言语声)下对于英语辅音的感知差异。结果表明，西班牙被试在安静背景下的感知表现差于英语母语者，这种差异在噪音背景下进一步拉大。在语音型噪音的能量掩蔽和信息掩蔽下，西班牙被试都比英语母语者受到了更多干扰。
除了噪音类型的影响，信噪比水平也会显著影响二语语音信息的感知，即信噪比水平越低，二语者的语音感知越困难。同时信噪比还影响母语者和非母语者之间的差别。例如，对于英语语音感知(包括元音和句子的感知)的研究表明母语者和二语者之间的差别在噪音中(包括语音型噪音和语谱噪音)比安静背景下变大，而且随着信噪比的降低，二者的差别持续加大，一直到中等信噪比。当信噪比很低的时候，由于地板效应，二者差别缩小(Jin&Liu，2012；Mi et a1.，2013)。根据以前汉语母语者的元音声调感知的实验(“eta1.，2016)本研究使用两种信噪比，即8 dB(较难)和4 dB(较易)，以检测汉语母语者和非母语者的差别在不同信噪比下是否不同。
虽然上述研究致力于语音型噪音，尤其其中的信息掩蔽，对于二语语音感知的影响，然而过往的大多数二语语音感知研究主要是定性分析了语音型噪音中的能量掩蔽和信息掩蔽的影响，然而其中很少有实验分离语音型噪音中的两种掩蔽作用而做定量分析(Cooke，Leeumberri，&Barker，2008)。因此，本实验使用了有六人谈话背景的语音型噪音(six-talker babble，简称Babble噪音)，也使用了不包含语音信息的语音调制型噪音(babble-modulated noise，简称BM噪音)，即将高斯噪音通过一个和六人语音型噪音的长时程频谱一致的滤波器，以生成一个语谱噪音。然后，这个语谱噪音的声波乘以六人语音型噪音的时域包络，从而使两种噪音的声学特性一致，即在频谱和时域上相互匹配，只是在载体上有所区别，语音型噪音带有语音的特点，而语音调制型噪音没有。因此两种噪音背景下被试识别语音正确率的差异，即为语音型噪音的信息掩蔽的影响；另外，语音调制型噪音背景和安静背景下的差别为语音型噪音中能量掩蔽的影响。本研究以此来实现对于语音型噪音中的能量掩蔽和信息掩蔽的定量分析。
除元音外，声调是汉语语音系统的主要特征之一，能起到区别词义的重要作用(Chao，1968)。因此汉语语音感知不仅包括元音感知，还包括声调感知，且声调感知对汉语语音感知有较大影响，尤其对于非声调语言背景的二语学习者来说。研究表明，对母语为声调语言的人来说，声调感知存在范畴特性，而母语为非声调语言的人在感知汉语声调时范畴特性较低，甚至不存在这样的范畴模式(Hall6，Chang，&Best，2004；Peng eta1.，2010)。而在母语是非声调语言的汉语学习者中，根据Ling，Gruter和Schafer(2016)的研究，以汉语为二语的英语母语者和汉语母语者在完成汉语声调感知和辨析任务时，二语的熟练程度与二语者感知正确率显著相关，说明高水平的汉语学习者比低水平的汉语学习者声调范畴感知程度更高，更接近汉语母语者的表现。另有实验表明，当母语为非声调语言的二语者在噪音环境中感知声调语言时会受到比母语者更大的干扰。例如，Lee，Tao和Bond(2010)分别对安静背景和噪音背景下母语者和非母语者汉语声调感知进行实验，其中非母语者学习汉语的年限有所不同，分别为一年、两年、三年和四年。实验结果表明噪音确实对非母语者的声调感知有更大的负面影响，其中在信噪比一10dB下，母語者的感知正确率为95%，而非母语者中学习汉语三年的被试感知正确率最高，为80%。虽然有上述很多研究着眼于汉语母语者和非母语者对于汉语声调的识别，却鲜有研究汉语非母语者对于汉语音位加声调的感知，尤其是在噪音背景下。但在汉语语音感知中，元音和声调的感知缺一不可，需要同时正确认知才能做到准确的汉语语音感知，所以本研究的一个主要目的就是检测汉语母语者和非母语者在语音型噪音下的汉语元音加声调的感知。本研究的实验刺激为5个汉语元音/a，γ，i，u，y/和4个汉语声调(用1、2、3、4标记)相互搭配后得到的20个汉语元音声调的组合。通过测试对这个组合的感知情况对元音和声调整体感知进行研究，而不是仅仅单独研究元音或声调的感知。同时对于这样的组合的感知研究，也可以对元音和声调感知的数据进行单独分析，以检测元音或声调的感知，哪一个对于以汉语为二语的学习者更为困难。 (徐灿 杨小虎 汪玉霞 张辉 丁红卫 刘畅)
关键词 元音-声调感知，汉语习得，噪音背景，能量和信息掩蔽。
分类号 B842.5
1引言
在实际生活与工作环境中，存在着各种噪音，在声音加工的各个阶段干扰人对目标言语信号的追踪和识别，这种现象被称作噪音的听觉掩蔽(Watson，2005)。噪音可产生能量掩蔽(energeticmasking)和信息掩蔽(informationalmasking)两类干扰。其中，能量掩蔽发生在听觉外周阶段，不同声源的信息同时出现，在时间和频率上发生重叠，这种重叠对目标音的表征产生一定破坏，导致听觉外周对目标音的编码失真，从而对识别目标音产生干扰(杨志刚，张亭亭，宋耀武，李量，2014；Watson，1987)。信息掩蔽是指除能量掩蔽以外，由于干扰声音与目标声音在信息模式上的相似性，从而在较高的神经和心理加工水平上所产生的掩蔽作用(吴艳红等，2005；Brungart，2001；Calandruccio，Bradlow，&Dhar，2014)。出现这种掩蔽作用时，对目标信号进行加工的部分神经和心理资源会被用于加工干扰声音。
过去的研究发现，噪音的掩蔽作用对于二语语音感知的影响尤为显著，研究者多使用白噪音、语谱噪音、多人嘈杂音等噪音材料来研究不同类型噪音的掩蔽作用。普通声学意义上的噪音对于二语语音感知的干扰是由能量掩蔽造成的。Shimizu，Makishima，Yoshida和Yamagishi(2002)发现，在完成英语语音感知任务时，日本大学生在白噪音下的分辨成绩明显比在粉噪音、飞机噪音背景下的成绩低。而当干扰音是言语声时，信息掩蔽则成为了影响非母语者识别目标语音信号的另一重要干扰因素，非母语者会比母语者受到的信息掩蔽干扰更为明显。因此在语音型噪音背景下，母语者在识别语音的表现上比非母语者要好，且相比于安静背景，有语音型噪音干扰的情况下母语者的优势更大。这可能是由于在有语音型噪音干扰时，非母语者受到的信息掩蔽的负面影响更大。Garcia Lecumberri和Cooke(2006)比较了英语母语者和以西班牙语为母语的英语学习者在四种掩蔽类型(八人声嘈杂音、语谱噪音、单人英语言语声、单人西班牙言语声)下对于英语辅音的感知差异。结果表明，西班牙被试在安静背景下的感知表现差于英语母语者，这种差异在噪音背景下进一步拉大。在语音型噪音的能量掩蔽和信息掩蔽下，西班牙被试都比英语母语者受到了更多干扰。
除了噪音类型的影响，信噪比水平也会显著影响二语语音信息的感知，即信噪比水平越低，二语者的语音感知越困难。同时信噪比还影响母语者和非母语者之间的差别。例如，对于英语语音感知(包括元音和句子的感知)的研究表明母语者和二语者之间的差别在噪音中(包括语音型噪音和语谱噪音)比安静背景下变大，而且随着信噪比的降低，二者的差别持续加大，一直到中等信噪比。当信噪比很低的时候，由于地板效应，二者差别缩小(Jin&Liu，2012；Mi et a1.，2013)。根据以前汉语母语者的元音声调感知的实验(“eta1.，2016)本研究使用两种信噪比，即8 dB(较难)和4 dB(较易)，以检测汉语母语者和非母语者的差别在不同信噪比下是否不同。
虽然上述研究致力于语音型噪音，尤其其中的信息掩蔽，对于二语语音感知的影响，然而过往的大多数二语语音感知研究主要是定性分析了语音型噪音中的能量掩蔽和信息掩蔽的影响，然而其中很少有实验分离语音型噪音中的两种掩蔽作用而做定量分析(Cooke，Leeumberri，&Barker，2008)。因此，本实验使用了有六人谈话背景的语音型噪音(six-talker babble，简称Babble噪音)，也使用了不包含语音信息的语音调制型噪音(babble-modulated noise，简称BM噪音)，即将高斯噪音通过一个和六人语音型噪音的长时程频谱一致的滤波器，以生成一个语谱噪音。然后，这个语谱噪音的声波乘以六人语音型噪音的时域包络，从而使两种噪音的声学特性一致，即在频谱和时域上相互匹配，只是在载体上有所区别，语音型噪音带有语音的特点，而语音调制型噪音没有。因此两种噪音背景下被试识别语音正确率的差异，即为语音型噪音的信息掩蔽的影响；另外，语音调制型噪音背景和安静背景下的差别为语音型噪音中能量掩蔽的影响。本研究以此来实现对于语音型噪音中的能量掩蔽和信息掩蔽的定量分析。
除元音外，声调是汉语语音系统的主要特征之一，能起到区别词义的重要作用(Chao，1968)。因此汉语语音感知不仅包括元音感知，还包括声调感知，且声调感知对汉语语音感知有较大影响，尤其对于非声调语言背景的二语学习者来说。研究表明，对母语为声调语言的人来说，声调感知存在范畴特性，而母语为非声调语言的人在感知汉语声调时范畴特性较低，甚至不存在这样的范畴模式(Hall6，Chang，&Best，2004；Peng eta1.，2010)。而在母语是非声调语言的汉语学习者中，根据Ling，Gruter和Schafer(2016)的研究，以汉语为二语的英语母语者和汉语母语者在完成汉语声调感知和辨析任务时，二语的熟练程度与二语者感知正确率显著相关，说明高水平的汉语学习者比低水平的汉语学习者声调范畴感知程度更高，更接近汉语母语者的表现。另有实验表明，当母语为非声调语言的二语者在噪音环境中感知声调语言时会受到比母语者更大的干扰。例如，Lee，Tao和Bond(2010)分别对安静背景和噪音背景下母语者和非母语者汉语声调感知进行实验，其中非母语者学习汉语的年限有所不同，分别为一年、两年、三年和四年。实验结果表明噪音确实对非母语者的声调感知有更大的负面影响，其中在信噪比一10dB下，母語者的感知正确率为95%，而非母语者中学习汉语三年的被试感知正确率最高，为80%。虽然有上述很多研究着眼于汉语母语者和非母语者对于汉语声调的识别，却鲜有研究汉语非母语者对于汉语音位加声调的感知，尤其是在噪音背景下。但在汉语语音感知中，元音和声调的感知缺一不可，需要同时正确认知才能做到准确的汉语语音感知，所以本研究的一个主要目的就是检测汉语母语者和非母语者在语音型噪音下的汉语元音加声调的感知。本研究的实验刺激为5个汉语元音/a，γ，i，u，y/和4个汉语声调(用1、2、3、4标记)相互搭配后得到的20个汉语元音声调的组合。通过测试对这个组合的感知情况对元音和声调整体感知进行研究，而不是仅仅单独研究元音或声调的感知。同时对于这样的组合的感知研究，也可以对元音和声调感知的数据进行单独分析，以检测元音或声调的感知，哪一个对于以汉语为二语的学习者更为困难。 (徐灿 杨小虎 汪玉霞 张辉 丁红卫 刘畅)