Formant

Formant w fonetyce to częstotliwość dźwięku mowy, która uległa największemu wzmocnieniu w przewodzie głosowym na skutek zjawiska rezonansu akustycznego. Formant jest zwykle definiowany jako lokalne maksimum lub szczyt na wykresie widmowym.

Formanty są charakterystycznymi składowymi częstotliwościami sygnału akustycznego wytwarzanego poprzez mowę, instrumenty muzyczne bądź śpiew. Informacje, których ludzie potrzebują do rozróżniania poszczególnych dźwięków mowy można przedstawić ilościowo, określając szczyty w widmie amplitudy lub częstotliwości.

Formant o najniższej częstotliwości nazywany również pierwszym oznacza się F₁, kolejna wzmocniona częstotliwość to formant drugi F₂, następne to formant trzeci F₃, czwarty F₄ itd. W większości przypadków pierwsze dwa formanty F₁ oraz F₂ wystarczają by zidentyfikować samogłoskę. Niektórzy fonetycy zamiast formantu F₂ uwzględniają i podają różnicę formantów F₂ – F₁.

Do naukowej analizy mowy i zjawisk fonetycznych najczęściej wykorzystuje się program Praat.

Samogłoski

	Przednie		Centralne		Tylne
Przymknięte	i • y ɨ • ʉ ɯ • u ɪ • ʏ • ʊ e • ø ɘ • ɵ ɤ • o e̞ • ø̞ ə ɤ̞ • o̞ ɛ • œ ɜ • ɞ ʌ • ɔ æ • ɐ a • ɶ ä • ɑ • ɒ
Prawie przymknięte
Półprzymknięte
Średnie
Półotwarte
Prawie otwarte
Otwarte

Pary samogłosek: niezaokrąglona • zaokrąglona

Inny diagram samogłoskowy powstały w oparciu o cechy akustyczne samogłosek (formanty – częstotliwości F₁ i F₂). Osie wyskalowane są logarytmicznie.

Tradycyjna analiza samogłosek różnicuje je ze względu na wysokość języka lub szczęki (oś pionowa), tylność języka (oś pozioma) oraz zaokrąglenie (udział warg w artykulacji). Te cechy są zawarte na schematycznym diagramie samogłoskowym IPA. Istnieją również dodatkowe cechy jakościowe samogłosek, takie jak nosowość czy typ fonacji.

Okazało się że takie spojrzenie na artykulację samogłosek było błędne. Pierwsi fonetycy myśląc, że opisują wysokość języka, tak naprawdę opisywali częstotliwości formantowe. IPA w swoich podręcznikach przyznaje, że diagram samogłoskowy należy traktować jako abstrakcję, a nie bezpośrednie odwzorowanie pozycji języka.

Niemniej jednak koncepcja, zgodnie z którą cechy samogłosek są określane głównie przez położenie języka i zaokrąglenie warg, jest nadal stosowana w pedagogice, ponieważ zapewnia intuicyjne wyjaśnienie, w jaki sposób rozróżnia się samogłoski. Opis samogłoski [i], który mówi, że "język jest umiejscowiony wysoko oraz wysunięty do przodu bez zaokrąglenia warg" jest bardziej intuicyjny i znacznie ułatwia artykulację samogłoski, niż techniczne objaśnienie "podczas artykulacji pierwszy formant musi posiadać częstotliwość ok. 300 Hz, zaś drugi ok. 2400 Hz".

Poniżej w tabeli zebrano częstotliwości pierwszych trzech formantów dorosłego mężczyzny podczas artykulacji wybranych samogłosek. Wartości te zostały zebrane przez Johna C. Wellsa około roku 1960. Warto zwrócić uwagę, że za podstawową barwę samogłoski odpowiadają wyłącznie formanty F₁ oraz F₂, zaś F₃ waha się jedynie nieznacznie.

Głoska	F1 [Hz]	F2 [Hz]	F3 [Hz]
iː	280	2620	3380
ɪ	360	2220	2960
e	600	2060	2840
æ	800	1760	2500
ʌ	760	1320	2500
ɑː	740	1180	2640
ɒ	560	920	2560
ɔː	480	760	2620
ʊ	380	940	2300
uː	320	920	2200
ɜː	560	1480	2520

Wysokość

Teoretycznie wysokość samogłoski odnosi się do pozycji języka w odniesieniu do podniebienia oraz stopnia obniżenia szczęki. W praktyce jednak odnosi się do pierwszego formantu (najniższej częstotliwości rezonansowej mowy) zapisywanego F₁. W samogłoskach przymkniętych (wysokich) takich jak [i] czy [u] pierwszy formant koreluje z ustawieniem języka blisko podniebienia, wysoko w ustach; w przypadku samogłosek otwartych (niskich) takich jak [a], F₁ koreluje z otwarciem szczęki oraz brakiem uniesienia języka. Wysokość samogłoski jest zdefiniowana jako odwrotność wartości F₁: im wyższa częstotliwość pierwszego formanta, tym niższa (bardziej otwarta) samogłoska.

Przymknięte samogłoski jak [i] czy [u] przyjmują F₁ w zakresie 230-350 Hz (w zależności od długości aparatu głosowego). Samogłoska otwarta [a] posiada F₁ w zakresie 700-1000 Hz.

Tylność

Tylność (lub przedniość) samogłoski odnosi się do pozycji języka w odniesieniu do tylnej części jamy ustnej. W praktyce jednak odnosi się do drugiego formantu (drugiej najniższej częstotliwości rezonansowej) zapisywanego F₂. Dla samogłosek przednich jak [i] częstotliwość F₂ jest wysoka, co przeważnie koreluje z uprzednieniem języka; w przypadku samogłosek tylnych jak [u] F₂ jest względnie niska, co koreluje z umieszczeniem języka bliżej tylnej części jamy ustnej. Tylność samogłoski jest zdefiniowana właśnie poprzez wartość F₂: im wyższa częstotliwość drugiego formanta, tym bardziej przednia samogłoska.

Przednie samogłoski takie jak [i] przyjmują F₂ w zakresie 1600-2800 Hz. Samogłoska tylna [u] posiada F₂ w zakresie 400-1000 Hz.

Należy zwrócić uwagę, że tylność samogłosek jest najbardziej uwydatniona w przypadku samogłosek przymkniętych jak [i] czy [u]. Dla samogłosek otwartych różnica między [a] a [ɑ] jest mniej znacząca (porównywalna do różnicy między samogłoskami przymkniętymi [i] a [ɨ]).

Zaokrąglenie

Osobny artykuł: Koartykulacja (labializacja)

Zaokrąglenie polega na dodatkowej artykulacji wargowej, polegającej na zaokrągleniu warg. W przypadku samogłosek tylnych jak [u] typ zaokrąglenia jest zazwyczaj wystąjący (protruded, wewnątrzwargowy, ze względu na to, że wargi wystają z widoczną wewnętrzną powierzchnią), zaś w przypadku samogłosek przednich jak [y] typ zaokrąglenia jest ściśnięty (compressed, zewnątrzwargowy, ze względu na to, że wargi ulegają ściśnięciu i nie wystają).

Akustycznie zaokrąglone samogłoski powodują obniżenie częstotliwości F₂, aczkolwiek F₁ również ulega drobnemu obniżeniu. Taka charakterystyka sprawia, że poprzez obniżenie F₂ zaokrąglona samogłoska brzmi jakby bardziej cofnięta w stosunku do swojego niezaokrąglonego odpowiednika i jest to powód, dla którego zaokrąglone samogłoski są zawsze na prawo od niezaokrąglonych na diagramie samogłoskowym. Innym pośrednim skutkiem tego efektu jest fakt, że tylne samogłoski są najczęściej zaokrąglone, zaś przednie – niezaokrąglone.

Rotyczność

Spektrogram [ə] i jego rotyczny odpowiednik [ɚ] z widocznym wyraźnym obniżeniem wartości F₃ (kolor różowy).

Osobny artykuł: Samogłoska rotyczna

Samogłoska rotyczna (r-coloured vowel, rhotic vowel) zwana również retrofleksyjną (retroflex vowel) lub wokalicznym r (vocalic r) to samogłoska zmodyfikowana w sposób powodujący obniżenie częstotliwości trzeciego formantu F₃. Samogłoski rotyczne można artykułować na różne sposoby, np. końcówka języka może być uniesiona podczas części artykulacji.

Samogłoski rotyczne są względnie rzadkie, lecz występują w rotycznych odmianach języka angielskiego, np. w angielszczyźnie północnoamerykańskiej. [ɚ] występuje przykładowo w słowie dinner [ˈdɪnɚ]. Podczas przejścia artykulacji z [ə] do [ɚ] F₃ ulega obniżeniu z 2600 Hz do 1800 Hz.