Curso básico de fonética
15. El modelo fuente-filtro
[en construcción]
Se ha señalado que en la producción de las vocales intervienen activamente los pliegues vocales. Es decir, se encuentran en vibración, tal como se señaló en [enlace]. Esta propiedad hace que se trate de sonidos sonoros. Además de ser sonoros, tienen evidentemente una modulación final en las cavidades supraglóticas.
Un experimento mental, un poco cruel pero muy ilustrativo, es el siguiente:
Supóngase que tiene a su disposición un ser humano a quien Ud. le puede remover la cabeza mientras la persona está pronunciando una determinada vocal del español. Lo prodigioso del experimento mental es que la persona sigue hablando y Ud. puede volver a poner la cabeza en su lugar.
El corte en el cuello se realiza justamente por encima de los pliegues vocales.
Se tiene entonces, disociados los pliegues vocales en actividad y las cavidades supraglóticas.
Si se observa los pliegues vocales, se verá y se escuchará que están vibrando a una frecuencia que resulta audible. Por ejemplo, podrían perfectamente estar vibrando a 150 Hz. Lo que se escucharía sería un zumbido que no tendría las propiedades de una vocal específica; sería un zumbido, por así decirlo, indiferenciado. Una simulación artificial, sería la siguiente:
En la otra parte del experimento, se tiene una cabeza que está en posición articulatoria (apertura de la boca y posición de la lengua) determinada para producir la vocal. Pero esta cabeza no emite sonido pues está “desconectada” de la fuente de sonido que constituyen los pliegues vocales.
Si “conectamos” la cabeza a la fuente, escucharemos ya no el zumbido indiferenciado sino la vocal específica para la cual esta persona dispuso una cierta apertura de la boca y una determinada posición de la lengua.
Por ejemplo, podría escucharse lo siguiente:
Cada vez que retiremos la cabeza de la fuente del zumbido, tendremos una cabeza muda y, por otra parte, un zumbido indiferenciado.
Supóngase ahora que modificamos la apertura de la boca y la posición de la lengua y llevamos la lengua de esta cabeza un poco más hacia atrás y al mismo tiempo le abrimos más la boca. Al juntar la cabeza con los pliegues vocales se escucharía algo así:
Nótese que el zumbido glotal es el mismo y por esa razón las dos vocales tienen la misma altura tonal. Pero dado que la configuración articulatoria supraglotal es diferente, se escucharán dos vocales diferentes.
El experimento a la inversa consiste en conservar los gestos articulatorios de la cabeza y modificar la fuente del zumbido. Por ejemplo, en vez de estar vibrando a 150 Hz lo hará a 180 Hz. En este caso, el organismo de nuestro experimento no cambiará la vocal pero sí subirá el tono de la misma.
En términos teóricos, este modelo se llama fuente-filtro porque se tiene la fuente de un sonido periódico indiferenciado y un filtro que amplifica ciertas frecuencias. Esto es, la actividad de los pliegues vocales y las disposiciones supraglotales.
Desde el punto de vista acústico, la onda del tono glotal tiene una forma que se denomina de dientes de sierra.
Una onda simulada (como la de los sonidos presentados anteriormente) tiene una forma como esta:
El espectro de banda estrecha de una onda como esta tiene una propiedad: las frecuencias disminuyen su intensidad en la medida en que aumenta su frecuencia.
Por su parte, lo que se ha llamado el filtro, por tener una cierta longitud y estructura, tiene ciertas resonancias en Hz que se pueden activar cuando reciba una señal.
Estas resonancias del filtro (de la cavidad supraglótica) se pueden representar en una forma semejante a un espectro. Por ejemplo:
De acuerdo con la imagen anterior, el filtro tiene las tres primeras resonancias a los 500 Hz, a los 1500 Hz y a los 2500 Hz.
Cuando el tono laríngeo (o tono glotal), que tiene un espectro como el que se ha mostrado más arriba, llega a la cavidad supraglótica, se amplifican las frecuencias que coinciden con las resonancias del filtro y se desenfatizan las que no coinciden con esas resonancias. El espectro del tono glotal se ha modificado no en las frecuencias de los armónicos sino en las intensidades de cada uno de ellos.
Este es justamente el resultado que entrega el análisis de los formantes. Es decir, el valor frecuencial de cada formante es el centro de las resonancias que se activan en las cavidades supraglóticas producto de la forma que adopta la cavidad de la boca y que modifican el tono glotal.
Dos observaciones finales:
Un tubo tiene resonancias determinadas por su longitud. Si se conoce el largo del tubo, se pueden calcular las resonancias que este tiene. El tracto oral se puede formalizar o esquematizar como un tubo de ciertos centímetros de largo que a su vez de puede segmentar en varios tubos menores (cada uno de cierta longitud). Los formantes son las resonancias de la cavidad oral formalizada como una serie de tubos.
El modelo fuente-filtro se aplica generalmente a las vocales. Sin embargo, toda consonante sonora se puede explicar también por este modelo.