Yliopettaja Osmo Eerolan väitös: Puheäänteiden prototyypit auttavat ymmärtämään puhetta

Parin ensimmäisen elinvuoden aikana äidinkielen äänteille muodostuu ihmisaivoissa kielelle ominaiset kategoriat, esimerkiksi suomen kielen kahdeksan vokaalikategoriaa: a, e, i, o, u, y, ä ja ö. Samaan kategoriaan kuuluvat vokaalit eivät kuitenkaan ole keskenään samanlaisia: pystymme erottelemaan toisten puheesta kymmeniä erilaisia /u/-äänteitä, jotka kuitenkin tunnistamme /u/:ksi. Ilman tällaista automaattista tunnistamista eri puhujat eivät ymmärtäisi toisiaan. Parhaita kategorian edustajia kutsutaan prototyypeiksi. Ne vaikuttavat sekä puheen havaitsemiseen että tuottamiseen. Prototyyppiteorian mukaan ihminen tunnistaa kuulemansa äänteen sen mukaan, mitä prototyyppiä se eniten muistuttaa. Vastaavasti puheen tuotossa prototyyppien katsotaan ohjaavan artikulaatiota: aivoihin on kielen omaksumisen yhteydessä muodostunut muistijälki siitä, minkälaiselta suomen kielen hyvän /u/:n pitäisi kuulostaa.        

Väitöstyössä tutkittiin puhesyntetisaattorilla tuotettujen suomen vokaalien vähäisten laatuerojen havaitsemista ja verrattiin koehenkilöiden havaintoprototyyppejä heidän tuottamiinsa vokaaleihin.

– Puhutut vokaalit olivat lähempänä kyseisen vokaalin havaintoprototyyppiä kuin muiden vokaalien prototyyppejä, Osmo Eerola kertoo.

Uutena metodina työssä esitetään painotetun prototyypin kaava, jolla voidaan laskea usean hyväksi arvioidun vokaaliärsykkeen joukosta kategoriaa edustavan prototyypin resonanssitaajuudet eli formantit.

Suomessa sanojen merkitykseen vaikuttavat sekä vokaalien laatu että kesto, esim. sanapareissa tuli – tuuli, tuli – tili, tili – tiili ja tuuli – tiili. Väitöstyössä tutkittiin suomen vokaalikeston ja -laadun mahdollista keskinäisvaikutusta.

– Vokaalikeston ja -laadun keskinäisvaikutusta ei löydetty, vaan pitkät ja lyhyet vokaalit kuultiin laadullisesti samankaltaisina, vaikka puhuttuna niiden välillä olikin pieniä formanttieroja. Taustahälyn ei todettu vaikuttavan tuotettujen lyhyiden ja pitkien vokaalien formanttieroihin. Tästä pääteltiin, että havaintoprototyypit toimivat taustalla ohjaavina malleina hälystä huolimatta. Reaktioaikamittauksin osoitettiin, että vokaalin laadun (/y/ vai /i/) tunnistaminen kestää pidempään, jos kuullun vokaalin kesto on tyypillisen lyhyen tai pitkän vokaalin väliltä.

Työssä verrattiin lisäksi kahden eri kieliryhmään kuuluvan kielen vokaalijärjestelmiä: suomen ja saksan vokaalijärjestelmät osoittautuivat prototyyppien perusteella samankaltaisiksi ja useimmilla vokaaleilla prototyyppien erot kielten välillä eivät olleet kuultavissa.

Väitöstyö on puheakustiikan alaan kuuluvaa poikkitieteellistä perustutkimusta, jonka tuloksilla on käyttöä itseoppivien (autonomisten) puheentunnistusmenetelmien kehittämisessä. Painotettua prototyyppiä voidaan käyttää kielten äännejärjestelmien kuvaamiseen ja vertailuun.

Teksti on lainaus Tampereen teknillisen yliopiston verkkosivuilta:  
http://www.tut.fi/fi/tietoa-yliopistosta/uutiset-ja-tapahtumat/vaitostiedotteet/puheaanteiden-prototyypit-auttavat-ymmartamaan-puhetta-p073491c2