Mặt vật lí (Cảm thụ - âm học)
Độ cao
Độ cao hay (pitch: cao độ) là độ cao/ thấp của các đơn vị âm thanh. Độ cao của âm thanh tuỳ thuộc vào sự chấn động nhanh hay chậm của các phần tử không khí trong một đơn vị thời gian. Hay nói cách khác, độ cao được xác định bằng tần số dao động của các sóng âm. Tần số dao động của sóng âm được xác lập từ đặc trưng của vật liệu cấu tạo nên vật thể về các mặt:
- Trọng lượng của vật thể (nó tỉ lệ nghịch với trọng lượng của vật thể; vật thể nặng thường dao động chậm hơn vật thể nhẹ)
- Mức độ đàn hồi của chất liệu cấu tạo nên vật thể (nó tỉ lệ thuận với mức độ đàn hồi của vật thể, nghĩa là, khả năng đàn hồi của vật thể càng yếu thì số lượng dao động của vật thể đó trong một đơn vị thời gian nhất định càng ít nên âm thanh phát ra càng thấp, ngược lại, sức đàn hồi càng mạnh thì số chấn động càng nhiều, âm thanh phát ra càng cao)
- Âm lượng (độ vang) phát ra do tác động giữa vật thể với môi trường (tức là hiện tượng cộng hưởng)
- Hình dáng, kích cỡ của vật thể (vật thể có kích cỡ lớn thì âm lượng của nó càng nhỏ và được truyền chậm hơn so với vật thể bé hơn). Tần số dao động càng lớn (nghĩa là càng nhanh, càng nhiều) thì âm càng cao và ngược lại. Đơn vị đo độ cao là hertz, viết tắt là Hz (Hz là đơn vị đo tần số, bằng một lần dao động đôi trong một giây. Dao động đôi gồm những động tác ngả về cả hai phía hai bên điểm trung hoà rồi trở về điểm đó). Tai người có thể phân biệt độ cao từ 16 đến 20.000 Hz. Chẳng hạn, trong tiếng Việt, các nguyên âm i, [u] (u), ɯ có độ cao cao hơn các nguyên âm e, o, a.
Độ dài
Độ mạnh hay (intensitu: cường độ) là độ mạnh/ yếu của các đơn vị âm thanh, tuỳ thuộc vào năng lượng được phát ra. Hay nói cách khác, độ mạnh phụ thuộc vào biên độ dao động của các sóng âm trong không gian (tức khoảng cách từ điểm cao nhất và điểm thấp nhất của sóng âm). Biên độ (độ lan toả) càng lớn thì âm càng mạnh (to) và ngược lại. Đồng thời, độ mạnh cũng lệ thuộc vào những điều kiện khí tượng: đại lượng của áp lực không khí, độ ẩm và nhiệt độ của không khí. Trong những điều kiện bình thường, độ mạnh của âm thanh tỉ lệ thuận với bình phương biên độ (chẳng hạn, một sợi dây đàn, nếu biên độ chấn động của dây càng rộng thì độ mạnh âm thanh từ dây phát ra càng lớn). Độ mạnh của âm thanh còn lệ thuộc vào diện tích của vật thể phát ra âm thanh (diện tích càng rộng thì âm thanh càng mạnh, tuy cùng một biên độ chấn động như cũ). Đơn vị đo độ mạnh là decibel, viết tắt dB. Trong các ngôn ngữ, phụ âm phát ra bao giờ cũng mạnh hơn nguyên âm. Đối với ngôn ngữ, độ mạnh âm thanh có một ý nghĩa khá quan trọng. Trước hết, nó đảm bảo sự minh xác trong việc truyền đạt và tiếp thu lời nói, đó là điều có tính chất quyết định đối với ngôn ngữ với tư cách là phương tiện giao tiếp. Thêm nữa, độ mạnh của âm thanh là cơ sở để tạo nên các loại trọng âm khác nhau.
Độ mạnh
Độ dài hay (quantity:trường độ) là độ dài/ ngắn của các đơn vị âm thanh. Độ dài của âm thanh do thời gian chấn động của các phần tử không khí phát ra lâu hay mau quyết định. Độ dài của âm thanh tạo nên sự tương phản giữa các bộ phận của lời nói. Nó còn là yếu tố tạo nên trọng âm, tạo nên sự đối lập giữa nguyên âm này với nguyên âm khác trong một số ngôn ngữ.Chẳng hạn, trong tiếng Việt, a trong cao dài hơn [ă] (a) trong cau, ɤ trong cơm dài hơn ɤ trong câm.
Âm sắc
Âm sắc (Timbre) là vẻ riêng của các đơn vị âm thanh. Âm sắc được xác định bởi ba yếu tố: vật thể phát âm, phương pháp phát âm và hộp cộng hưởng. Vật thể phát âm khác nhau ta có các âm khác nhau. Chẳng hạn: đàn ghi ta và đàn đá, dây đàn bằng tơ và bằng thép, v.v.. Phương pháp phát âm làm cho vật thể chấn động khác nhau nên âm phát ra cũng khác nhau. Chẳng hạn, dùng phím nhựa gẩy (gẩy ghi ta) và dùng dây cung kéo trên dây (kéo nhị). Tính chất phức hợp của âm thanh còn do hiện tượng cộng minh gây nên. Trong sự hình thành của một âm sắc, đóng vai trò quyết định là hiện tượng cộng minh. Hiện tượng cộng minh là khi vật chấn động sẽ có khả năng hấp thụ sự chấn động của các khoảng rỗng, tức là các hộp cộng hưởng (các khoảng rỗng này tự nó vốn không phát ra âm thanh mà chỉ vang lên do hiện tượng cộng minh), nhờ vậy, chính các hộp cộng hưởng cũng góp phần tạo nên âm thanh. Bầu đàn (ghi ta), ống sáo, thanh hầu, khoang miệng, khoang mũi đều là những hộp cộng hưởng để xác định âm sắc. Trong ngôn ngữ, sắc thái đặc thù của mỗi âm thanh được tạo nên bởi các hộp cộng hưởng mũi, miệng, thanh hầu. Chẳng hạn, các nguyên âm có tiếng thanh, còn các phụ âm thường có nhiều tiếng ồn (tiếng động). Sự khác nhau về âm sắc chính là cơ sở của sự khác nhau giữa các nguyên âm.
Mặt sinh lí (nguồn gốc - cấu âm)
Cơ quan hô hấp
Cơ quan (initiator) hô hấp không trực tiếp tham gia vào việc cấu tạo âm thanh mà chỉ cung cấp vật liệu không khí, tức là cái khởi phát luồng hơi. Muốn tạo ra một âm, trước hết phải có luồng hơi. Trong phần lớn các ngôn ngữ, luồng hơi được tạo ra từ cơ quan hô hấp (Luồng hơi cũng có thể được tạo ra từ nguồn và hướng khác. Chẳng hạn, tiếng Sindhi – một ngôn ngữ ở Ấn Độ và Pakistan đã dùng hơi từ họng đẩy thanh quản xuống làm cho luồng hơi bị hút vào miệng và như thế các âm khép được tạo ra). Cơ quan hô hấp gồm có phổi, hai lá phổi và khí quản. Phổi là bộ phận gồm vô số những cái bọng hơi rất nhỏ, xung quanh có một màng lưới ti vi huyết quản. Hai lá phổi họp nhau lại ở gốc khí quản. Lá phổi có một bộ cơ nhẵn cho phép nó co bóp. Khí quản là một cái ống do những miếng xương sụn hình bán nguyệt áp sát vào nhau mà thành. Hai lá phổi là nơi chứa nguồn năng lượng không khí (hơi) cần thiết cho sự phát âm. Cơ sở tạo nên âm thanh là luồng không khí từ phổi đi ra, cùng với sự điều khiển của thần kinh làm dây thanh rung động (mở ra khép vào), tiếp đó, cọ xát vào các bộ phận phát âm ở khoang miệng và khoang mũi tạo nên những âm thanh.
Thanh hầu/ Thanh quản
Thanh hầu (larynx) là một ống rỗng giống như chiếc hộp gồm bốn mảnh sụn ghép lại. Đó là cơ quan phát ra âm thanh. Thực chất, thanh hầu có một cơ cấu rất phức tạp. Sườn của nó gồm một loạt xương sụn (cartilage) nối liền với nhau bằng những cơ thịt và gân. Phía dưới thanh hầu có xương sụn hình nhẫn (cricoid) gắn vào khâu trên của khí quản cả bốn phía. Phía trên xương sụn hình nhẫn là xương sụn hình giáp (thyroid), gồm có hai mảng hình tứ giác không đều gắn chặt với nhau ở phía trước làm thành một góc 90* ở đàn ông và 120* ở đàn bà. Ở đàn ông, phần trên của góc này lồi ra thành quả táo Adam (cuống họng). Phía sau mỗi mảng xương sụn nói trên có hai khúc lồi lên và lồi xuống gọi là sừng (horns). Hai sừng trên (vốn dài hơn) có những sợi gân nối liền với xương dưới lưỡi; hai sừng dưới (ngắn hơn) ăn khớp với phần dưới của mặt nhẫn xương sụn hình nhẫn. Ngoài ra, toàn bộ rìa trên của xương sụn hình giáp có một cái màng nối liền với xương gốc lưỡi, còn toàn bộ rìa dưới cũng có một cái màng như thế nối liền với xương sụn hình nhẫn. Nhờ đó, khí quản cùng với thanh hầu làm thành một cái ống phần trên rộng ra. Sự cử động của toàn bộ thanh hầu, cũng như sự tiếp xúc giữa phần trước của xương sụn hình giáp và xương sụn hình nhẫn là do hệ thống cơ thịt bên ngoài của thanh hầu bảo đảm. Giữa thanh hầu có hai tổ chức cơ (hai màng mỏng) nằm sóng đôi có thể rung động, mở ra hay khép vào. Khi luồng hơi đi ra làm cho hai tổ chức cơ này rung động, mở ra hay khép vào, căng lên hay chùng xuống tuỳ thuộc vào âm được phát ra, đó là dây thanh. Luồng hơi từ phổi đi ra tạo những rung động ở dây thanh tạo nên âm thanh. Âm thanh này nhận thêm sự cộng hưởng của thanh hầu làm cho âm thanh được thể hiện to hơn. Như vậy, thanh hầu là hộp cộng hưởng đầu tiên của bộ máy phát âm.
Dây thanh
Dây thanh (Vocal cord) thực tế là hai nếp gấp của một cái màng cố định ở phía trước nhưng có thể chuyển động ngang ở phía sau. Khoảng cách giữa hai dây thanh do thanh môn (glottis) quy định. Khi dây thanh bị đóng kín đến mức luồng hơi từ phổi ra bị chặn lại và áp suất của luồng hơi phía sau được tạo ra, hiện tượng này được gọi là tắc họng. Các âm không thể nghe thấy nhưng nó có hiệu quả đối với các ngữ đoạn xung quanh. Trong một số ngôn ngữ, tắc họng là phương thức tạo nên một số âm trong hệ thống âm. Khi dây thanh khép lại đến mức có một khe hở hẹp giữa chúng thì áp lực của luồng hơi sẽ làm cho dây thanh rung, tức là chúng mở hé ra rồi khép lại và tiếp tục mở ra khép lại như thế làm cho luồng hơi từ phổi ra ngoài thành từng đợt, cách nhau đều đặn, tạo nên sóng âm. Những âm được tạo ra như thế gọi là âm hữu thanh. Độ cao của âm phụ thuộc vào tốc độ rung của dây thanh; tốc độ rung lại do độ dài của dây thanh quy định. Ở đàn ông, dây thanh dài hơn ở phụ nữ, vì thế, các âm do đàn ông tạo ra thấp hơn đàn bà. Khi dây thanh mở rộng như trong hơi thở bình thường, lúc không nói năng thì luồng hơi thoát qua thanh môn tự do và tạo ra một âm yếu ớt. Âm này sẽ trở nên nghe được nếu chúng ta thở qua miệng với một cường độ nhất định. Trong ngữ âm học, âm này được kí hiệu là /h/. Khi cấu âm, nếu dây thanh không rung thì kết quả sẽ cho một âm được gọi là âm vô thanh.
Các khoang (khoảng rỗng)
Khoang là các khoảng rỗng ở họng, ở miệng và ở mũi. Khoang họng (thanh hầu) giăng ra từ nắp họng đến sau khoang mũi và dùng như cái hộp chứa hơi; hơi này có thể rung động hòa theo sự rung động của dây thanh. Khoang họng có thể thay đổi kích thước nhờ nâng thanh quản lên, hoặc nâng ngạc mền lên. Cũng như khoang họng, khoang miệng và khoang mũi cũng là những hộp (khoang) cộng hưởng của bộ máy phát âm. Khoang miệng là hộp cộng hưởng quan trọng nhất. Chính ở đây, những sự khu biệt về cấu âm được thể hiện. Khoang miệng cùng với các bộ phận và hoạt động của nó gồm môi, răng, lợi, ngạc cứng, ngạc mềm, lưỡi (đầu lưỡi, giữa lưỡi, cuối lưỡi), lưỡi con, nắp họng tạo hình dáng và thể tích khoang miệng khác nhau, tức là tạo các hộp (khoang) cộng hưởng khác nhau, cho ta các âm thanh khác nhau. Nếu không có các hộp cộng hưởng thì dây thanh cũng giống như những dây của đàn (ghita, piano, v.v.) nếu không có hộp đàn sẽ chỉ tạo ra những âm rất nhỏ. Khi phát âm, luồng hơi có thể đi ra đằng mũi và khoang mũi trở thành hộp cộng hưởng để tạo các âm mũi.
