발성

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# 발성

발성(phonation)이라는 용어는 음성학의 하위 분야에 따라 약간 다른 의미를 갖는다. 일부 음성학자들 사이에서 발성은 성대가 준주기적 진동을 통해 특정 소리를 내는 과정을 의미한다. 이는 후두의 해부학 및 생리학, 그리고 전반적인 음성 생성을 연구하는 사람들이 사용하는 정의이다. 언어 음성학 같은 다른 하위 분야의 음성학자들은 이 과정을 유성음화라고 부르며, 발성이라는 용어는 기류를 변형시키는 후두의 모든 부분의 모든 진동 상태를 지칭하는 데 사용하며, 유성음화는 그중 한 예시에 불과하다. 이 정의에는 무성음과 성문 상부 발성도 포함된다.

발성 과정, 즉 유성음화는 폐에서 성문을 통해 공기가 배출될 때 발생하며, 이로 인해 후두에 압력 강하가 생긴다. 이 압력 강하가 충분히 커지면 성대가 진동하기 시작한다. 발성을 달성하는 데 필요한 최소 압력 강하를 발성 역치 압력(PTP)이라고 하며, 정상 성대를 가진 인간의 경우 약 2~3cm이다. 진동 중 성대의 움직임은 주로 측면이지만, 상부 구성 요소도 일부 있다. 그러나 성대 길이를 따른 움직임은 거의 없다. 성대의 진동은 후두를 통과하는 공기의 압력과 흐름을 조절하는 역할을 하며, 이 조절된 기류는 대부분의 유성음 음소 소리의 주요 구성 요소이다.

후두가 생성하는 소리는 배음렬이다. 즉, 기본 주파수라고 불리는 기본음(음높이 지각의 주요 음향 신호)과 기본 주파수의 배수인 배음으로 구성된다. 원천-필터 이론에 따르면, 결과적인 소리는 성도인 공명실을 자극하여 개별 음성 소리를 생성한다.

성대는 서로 충분히 가깝지 않거나, 충분한 긴장 상태가 아니거나 너무 긴장되어 있거나, 후두에 걸리는 압력 강하가 충분히 크지 않으면 진동하지 않는다. 언어학에서 음소는 발생하는 동안 발성이 없으면 무성음이라고 불린다. 말에서 무성음은 발성 중인 성대와 비교하여 길고, 강하게 긴장되어 있으며, 측면으로 벌어진(외전된) 성대와 관련이 있다.

음높이 지각의 주요 음향 신호인 기본 주파수는 다양한 방법으로 변경될 수 있다. 대규모 변화는 반지방패근의 수축을 통해 성대의 긴장을 증가시킴으로써 달성된다. 긴장의 작은 변화는 방패모뿔근의 수축이나 갑상연골과 반지연골의 상대적 위치 변화에 의해 발생할 수 있으며, 이는 후두가 목뿔뼈를 통해 혀에 부착되어 자발적으로 또는 혀의 움직임으로 인해 후두가 낮아지거나 높아질 때 발생할 수 있다. 긴장 변화 외에도 기본 주파수는 후두에 걸리는 압력 강하의 영향을 받는데, 이는 주로 폐의 압력에 의해 영향을 받으며 성대 사이의 거리에도 따라 달라진다. 기본 주파수의 변화는 언어학적으로 억양과 성조를 생성하는 데 사용된다.

현재 성대의 진동이 어떻게 시작되는지에 대한 두 가지 주요 이론이 있다: 근탄성 이론과 공기역학적 이론. 이 두 이론은 서로 대립하지 않으며, 두 이론이 모두 사실이며 진동을 시작하고 유지하기 위해 동시에 작동할 가능성이 매우 높다. 세 번째 이론인 신경크로나키시 이론은 1950년대에 상당한 인기를 끌었지만, 이후 대부분 신뢰를 잃었다.

근탄성 이론은 성대가 모이고 호흡 압력이 가해지면, 성대 아래의 압력인 성문하 압력이 성대를 밀어내어 공기가 빠져나가고 압력이 충분히 줄어들어 근육 긴장 반동으로 성대가 다시 모일 때까지 성대가 닫힌 상태를 유지한다고 말한다. 압력은 성대가 다시 밀려날 때까지 다시 쌓이고, 전체 주기가 계속 반복된다. 성대가 열리고 닫히는 속도, 즉 초당 주기 수가 발성의 음높이를 결정한다.

공기역학적 이론은 베르누이 에너지 법칙에 기반을 둔다. 이 이론은 성문을 통해 호흡 기류가 흐르고 아리테노이드 연골이 함께 고정되어 있을 때(윤상갑상근의 작용으로), 성대 조직에 밀고 당기는 효과가 발생하여 자가 유지 진동을 유지한다고 말한다. 밀기는 성문 개방 시, 성문이 수렴할 때 발생하고, 당기기는 성문 폐쇄 시, 성문이 발산할 때 발생한다. 이러한 효과는 기류에서 성대 조직으로 에너지를 전달하여 소산으로 인한 손실을 극복하고 진동을 유지시킨다. 발성을 시작하는 데 필요한 폐 압력의 양은 Titze에 의해 진동 역치 압력으로 정의된다. 성문 폐쇄 중에는 호흡 압력이 성대를 밀어내고 흐름이 다시 시작될 때까지 공기 흐름이 차단되어 주기가 반복된다.
성대 진동의 근탄성 공기역학 이론이라는 교과서는 Janwillem van den Berg를 이론의 창시자로 인정하며 이론에 대한 상세한 수학적 전개를 제공한다.

이 이론은 성대 진동의 주파수가 호흡 압력이나 근육 긴장이 아닌 회귀 신경의 근육수축전류최소시간에 의해 결정된다고 주장한다. 이 이론의 지지자들은 성대의 모든 단일 진동이 회귀후두신경의 충동 때문이며 뇌의 음향 중심이 성대 진동 속도를 조절한다고 생각했다. 그러나 근육이 진동을 수행할 만큼 빠르게 수축할 수 없다는 것이 밝혀진 이후, 음성 및 음성 과학자들은 이 이론을 오래전에 포기했다. 또한, 마비된 성대를 가진 사람들도 발성을 생성할 수 있는데, 이는 이 이론에 따르면 불가능할 것이다. 절제된 후두에서 발생하는 발성도 이 이론에 따르면 불가능할 것이다.

피터 레이드포기드와 같은 언어 음성학적 발성 처리에서 발성은 성대의 긴장과 폐쇄의 연속체 상의 점들의 문제로 여겨졌다. 더 복잡한 메커니즘이 가끔 기술되었지만, 그것들은 조사하기 어려웠고, 최근까지 성문과 발성의 상태는 거의 동의어로 간주되었다.

성대가 역방향 수축되어 아리테노이드 연골이 있으면 성대는 진동을 아니한다. 이것은 무성음 발성으로, 장애음에서 매우 흔하다. 아리테노이드 연골이 성문 폐쇄를 위해 눌려 있으면 성대가 기류를 막아 성문 파열음과 같은 파열음을 생성한다. 그 사이에는 최대 진동의 최적 지점이 있다. 또한, 발성의 용이성을 위한 최적의 성문 모양이 존재하며, 이때 성대 진동을 시작하는 데 필요한 폐 압력이 최소가 된다는 것이 밝혀졌다. 이것이 보통 목소리이며, 전 세계 모든 언어에서 모음과 공명음의 정상 상태이다. 그러나 아리테노이드 연골의 개방, 그리고 성대의 긴장은 개방과 폐쇄의 끝점 사이의 정도의 문제이며, 다양한 언어에서 대조적인 소리를 만들기 위해 사용되는 몇 가지 중간 상황이 있다.

예를 들어, 구자라트어는 부분적으로 느슨한 발성인 유성유기음 또는 속삭이는 목소리 (IPA에서 아래쪽 움라우트 ◌̤로 전사됨)를 가진 모음을 가지고 있는 반면, 버마어는 부분적으로 긴장된 발성인 삐걱거리는 소리 또는 후두화된 목소리 (IPA에서 아래쪽 물결표 ◌̰로 전사됨)를 가진 모음을 가지고 있다. 마사텍어의 잘라파 방언은 보통 목소리와 이 두 가지를 모두 대조하여 세 가지 구별을 하는 것이 특이하다. (마사텍어는 성조 언어이므로, 성문은 발성 구별과 동시에 여러 성조 구별을 하고 있다.)

자와어는 파열음에 보통 목소리를 가지고 있지 않지만, 발성 척도에서 다른 두 지점을 대조하며, 보통 목소리에서 더 완만한 편차를 보이는 느슨한 목소리와 뻣뻣한 목소리를 가지고 있다. 상하이어의 "탁한" 자음은 느슨한 목소리이다. 이들은 무기음과 유기음 자음과 대조된다.

각 언어는 다소 다를 수 있지만, 이러한 발성 정도를 이산적인 범주로 분류하는 것이 편리하다. 성문이 열리고 이완된 상태에서 닫히고 긴장된 상태까지의 발성을 가진 7개의 치경 파열음은 다음과 같다.

IPA의 아래 고리와 아래쪽 쐐기 기호(일반적으로 "무성음"과 "유성음"이라고 불림)는 때때로 유성음 기호에 추가되어 각각 더 느슨/개방(느슨한) 및 긴장/폐쇄(뻣뻣한) 상태의 성문을 나타낸다. (아이러니하게도, 유성 자음 기호에 '유성음화' 발음 구별 부호를 추가하는 것은 더 많은 유성음화가 아니라 더 적은 보통 유성음화를 나타낸다. 왜냐하면 보통 유성음은 이미 최적 지점에서 완전히 유성음화되어 있으며, 성대의 추가적인 긴장은 진동을 억제하기 때문이다.)

알자스어는 여러 게르만어처럼 파열음에서 유형학적으로 특이한 발성을 가지고 있다. /b̥/, /d̥/, /ɡ̊/ (모호하게 "약화된"이라고 불림)로 전사되는 자음은 부분적으로 유성음이다. 성대는 유성음화처럼 위치하지만 실제로는 진동하지 않는다. 즉, 기술적으로 무성음이지만 일반적으로 무성 파열음과 관련된 열린 성문이 없다. 이들은 프랑스어 차용어에서 보통 유성음 /b, d, ɡ/ 및 보통 무성음 /p, t, k/과 모두 대조되며, 단어 초에서는 유기음 /kʰ/과도 대조된다.

아리테노이드 연골이 벌어져 난기류를 허용하면, 성대가 외전되면 속삭임 발성이 되고, 성대가 보통으로 진동하면 속삭임 목소리 발성(낮은 소리)이 된다. 속삭임 발성은 프랑스어 oui!의 많은 발음에서 들리며, 많은 북미 언어의 "무성" 모음은 실제로 속삭이는 소리이다.

오랫동안 많은 언어에서 음운론적으로나 역사적으로 성문음 [ʔ, ɦ, h]이 다른 자음처럼 행동하지 않는다는 점이 지적되어 왔다. 음성학적으로 이들은 성문 상태 외에는 조음 방법이나 조음 위치가 없다: [ʔ]의 경우 성문 폐쇄, [ɦ]의 경우 유성유기음, [h]의 경우 열린 기류. 일부 음성학자들은 이 소리를 성문음이나 자음이 아니라, 적어도 많은 유럽 언어에서는 순수한 발성의 사례로 설명했다. 그러나 셈어파에서는 이들이 진정한 성문음으로 나타나는 것으로 보인다.

지난 몇 십 년 동안 발성이 최대 6개의 밸브와 근육이 독립적으로 또는 함께 작동하는 전체 후두를 포함할 수 있다는 것이 분명해졌다. 성문부터 위쪽으로 이러한 조음은 다음과 같다.

광섬유 후두경검사가 개발되기 전까지는 발화 생성 중 후두의 완전한 개입을 관찰할 수 없었으며, 6개의 후두 조음 기관 간의 상호 작용은 아직 잘 이해되지 않고 있다. 그러나 적어도 두 가지 성문 상부 발성이 세계 언어에서 널리 퍼져 있는 것으로 보인다. 이들은 후두의 전반적인 수축을 포함하는 거친 목소리('실질' 또는 '압박된' 목소리)와 후두의 전반적인 확장을 포함하는 후두화된 목소리('공허한' 또는 '하품하는' 목소리)이다.

딩카어의 보르 방언은 모음에 대조적인 보통, 유성유기음, 후두화된, 거친 목소리를 가지며, 세 가지 성조도 있다. 문헌에 사용되는 임시 발음 기호는 후두화된 목소리에는 아래쪽 이중 따옴표 [a͈], 거친 목소리에는 밑줄 [a̠]이다. 예시는 다음과 같다.

이러한 대조를 가진 다른 언어로는 바이어 (보통, 유성유기음, 거친 목소리), 카비예어 (후두화된, 거친 목소리, 이전에는 ±ATR로 간주됨), 소말리어 (유성유기음, 거친 목소리) 등이 있다.

후두 조음 또는 발성 요소는 음소적으로 대조되지 않을 때에도 음성적 세부 사항으로 세계 언어에서 널리 나타날 수 있다. 예를 들어, 동시적인 성문, 실질, 아리테노이드 활동(후두개음 이외의 용도로)은 티베트어, 한국어, 누차늘트어, 늘라카아파묵스어, 태국어, 수이어, 아미어, 파메어, 아랍어, 티그리냐어, 광둥어, 이어에서 관찰되었다.

프랑스어와 포르투갈어와 같은 언어에서는 모든 장애음이 한 쌍으로 발생하는데, 하나는 보통 유성음이고 다른 하나는 무성음이다: [b] [d] [g] [v] [z] [ʒ] → [p] [t] [k] [f] [s] [ʃ].

영어에서는 모든 유성 마찰음이 무성음과 상응한다. 그러나 영어 파열음 쌍의 경우, 구별은 단순히 유성음보다는 성대진동 시작 시간으로 더 잘 명시된다. 초기 위치에서 /b d g/는 부분적으로만 유성음(자음 유지 중에 유성음화가 시작됨)이고, /p t k/는 유기음이다(유성음화가 해제 후 한참 후에 시작됨). 특정 영어 형태소는 유성 및 무성 이형태를 가지는데, 예를 들어: -s로 철자되는 복수, 동사, 소유격 어미(kids /kɪdz/에서는 유성음이지만 kits /kɪts/에서는 무성음), -ed로 철자되는 과거 시제 어미(buzzed /bʌzd/에서는 유성음이지만 fished /fɪʃt/에서는 무성음)가 있다.

핀란드어와 같은 몇몇 유럽 언어는 음소적으로 유성 장애음이 없지만, 대신 장자음과 단자음의 쌍이 있다. 유럽 외 지역에서는 유성음화 구별의 부재가 흔하다. 실제로 오스트레일리아 원주민 언어에서는 거의 보편적이다.

음운론에서 성악 음역은 성조와 모음 발성을 단일 음운론적 매개변수로 결합한 것이다. 예를 들어, 버마어는 모음 중 보통 목소리를 낮은 성조와, 유성유기음을 떨어지는 성조와, 삐걱거리는 소리를 높은 성조와, 성문 폐쇄를 높은 성조와 결합한다. 이 네 가지 음역은 서로 대조되지만, 발성(보통, 유성유기음, 삐걱거리는, 닫힌)과 성조(높은, 낮은, 떨어지는)의 다른 조합은 발견되지 않는다.

성악 교육자 및 언어 병리학자들 사이에서 성악 음역은 특정 음높이 범위에 제한되고 특징적인 음질을 가진 특정 발성을 의미하기도 한다. "음역"이라는 용어는 인간 목소리의 여러 다른 측면에 사용될 수 있다.

이러한 요소들의 네 가지 조합이 언어 병리학에서 식별된다: 보컬 프라이 레지스터, 모달 레지스터, 가성 레지스터, 그리고 휘슬 레지스터.