Статистика норм частот формант гласных (2026): более 45 показателей о средних значениях F1/F2/F3, распознавании гласных и ошибках измерения формант

Статистика норм частот формант гласных 2026: слушатели распознают 95,4% естественных гласных, но средняя ошибка отслеживания F1 достигает 58 Гц в высоких голосах.

Слушатели распознали 95,4% естественно произнесённых гласных американского английского в записях 139 говорящих, тогда как в классическом наборе Peterson и Barney из 76 говорящих этот показатель составил 94,4% (Hillenbrand et al., JASA 2011). Если свести те же гласные к синтезу только по формантам, точность падает до 88,5%; если свести их к чистым синусоидальным тонам, лишь прослеживающим форманты, неподготовленные слушатели достигают 55,0%. Восприятие формант и созревает медленно: нидерландским детям 6-11 лет в среднем требовалось изменение F1 на 49%, чтобы заметить его, тогда как взрослым 33% (Polsterer et al., JASA Express Letters 2026). Мы свели данные из Journal of the Acoustical Society of America (Peterson и Barney, Hillenbrand, Vorperian, Chung, Chen), Journal of Phonetics, Journal of Communication Disorders, корпуса VoxCommunis (LREC 2022) и исследования 2026 года из JASA Express Letters. Если вы пришли сюда из нашего обзора формант в пении и акустики белтинга, эта страница посвящена стороне речи: повседневным целевым гласным обычных говорящих.

Форманта - это резонанс речевого тракта, полоса частот, которую усиливают горло и рот. F1 растёт по мере опускания нижней челюсти и языка (открытые гласные), F2 растёт при продвижении языка вперёд (гласные переднего ряда), а F3 важнее всего для ротацизированных гласных, таких как в слове ‘heard’. Во всех таблицах ниже используются герцы (Гц), если не указано иное.

Кратко (TL;DR)

  • Peterson и Barney записали 76 говорящих (33 мужчины, 28 женщин, 15 детей), дважды произнёсших по 10 гласных, всего 1 520 гласных (руководство Praat, таблица Peterson и Barney 1952).
  • Естественные гласные были верно распознаны в 94,4% (Peterson и Barney) и 95,4% (Hillenbrand) случаев (Hillenbrand et al., JASA 2011).
  • Средние форманты крайних гласных различаются между опубликованными наборами данных американского английского примерно на 700 Гц для F2 гласной /u/ у женщин (Kent и Vorperian, Journal of Communication Disorders 2018).
  • F2 гласной /i/ в американском английском: 2146 Гц у мужчин, 2570 Гц у женщин, 2964 Гц у 5-летних, 3220 Гц у 2-летних детей (Chung et al., JASA 2012).
  • Половое различие по F2 для /i/ и /u/ существует уже в 4 года (Vorperian et al., JASA 2019).
  • Классификатор формант, обученный на одном диалекте США, снизил долю верных ответов с 88,9% до 44,8% на другом (Jacewicz и Fox, JASA 2012).
  • Движение формант внутри гласной составило 477 Гц у говорящих 51-65 лет против 380 Гц у говорящих 21-33 лет (Jacewicz, Fox и Salmons, Journal of Phonetics 2011).
  • Средний F1 гласных [i] и [u] коррелирует с r = 0,83 по 31 языку (Ahn и Chodroff, VoxCommunis, LREC 2022).
  • Средняя ошибка F1 по LPC достигает 58 Гц (9%), когда F0 выше 300 Гц (Chen, Whalen и Shadle, JASA 2019).
  • Даже обученные фонетисты, измерявшие вручную, ошибались в синтетическом F1 на величину от 32 Гц (8%) до 118 Гц (26%) (Shadle, Nam и Whalen, JASA 2016).
  • Порог различения F1 у детей в среднем составил разницу в 49% по F1 против 33% у взрослых (Polsterer et al., JASA Express Letters 2026).

1. Эталонные наборы данных за каждой диаграммой гласных

Почти каждая диаграмма гласных в учебнике фонетики восходит к трём записям американского английского, сделанным в 1952, 1995 и 1999 годах. Среди семи наборов данных американского английского, сравнённых в обзоре 2018 года, средние форманты крайних гласных различаются примерно на 500 Гц для F2 гласной /u/ у мужчин и примерно на 700 Гц для F2 гласной /u/ у женщин (Kent и Vorperian, Journal of Communication Disorders 2018). “Норма” имеет смысл только вместе с набором данных, диалектом и десятилетием, из которых она происходит.

Эталонные наборы к тому же малы по современным меркам: десятки говорящих в группе, а не тысячи. Записи и измерения Hillenbrand находятся в открытом доступе (зеркало Hillenbrand et al. 1995 на GitHub, размещено с разрешения автора), поэтому любой может повторить классические анализы.

ПоказательЗначениеИсточник
Говорящие и гласные в Peterson и Barney 1952 (слова hVd, такие как heed, hid, head, had)76 говорящих (33 мужчины, 28 женщин, 15 детей); 10 гласных, каждая произнесена дважды; 1 520 записанных гласныхРуководство Praat, таблица формант Peterson и Barney 1952
Говорящие в Hillenbrand et al. 1995139 (45 мужчин, 48 женщин, 46 детей)Hillenbrand, Journal of the International Phonetic Association 2003
Наблюдения стационарных гласных в открытом наборе h951 668 наблюдений; 10 пропущенных значений F2 и 41 пропущенное значение F3 были восстановленыПакет R phonTools, документация набора h95
Говорящие в Lee, Potamianos и Narayanan 1999436 детей в возрасте от 5 до 17 лет, плюс 56 взрослыхLee et al., JASA 1999 (аннотация)
Говорящие в новейшем американском наборе данных о развитии крайних гласных190 говорящих с типичным развитием в возрасте от 4 до 20 лет (97 женского пола, 93 мужского)Vorperian et al., JASA 2019
Разброс средних формант крайних гласных по 7 наборам данных американского английскогоОколо 500 Гц (F2 гласной /u/ у мужчин), 400 Гц (F1 гласной /æ/ у женщин), 700 Гц (F2 гласной /u/ у женщин)Kent и Vorperian, Journal of Communication Disorders 2018
Площадь пространства гласных у взрослых мужчин: Peterson и Barney против 18-летних юношей в Lee et al. 1999411,5 кГц² против примерно 330 кГц²Kent и Vorperian, Journal of Communication Disorders 2018

Примечание к контексту: самые свежие доступные данные по трём опорным наборам: 1952, 1995 и 1999 годы. Площадь пространства гласных - это площадь многоугольника F1-F2, построенного между крайними гласными; большая площадь означает более разнесённые гласные.

2. Средние значения F1, F2 и F3 для мужчин, женщин и детей

Более короткие речевые тракты резонируют на более высоких частотах, поэтому форманты растут от мужчин к женщинам и к детям. Для гласной /i/ американского английского средний F2 составил 3220 Гц у 2-летних детей против 2146 Гц у взрослых мужчин, разница 1 074 Гц (3220 минус 2146) (Chung et al., JASA 2012). Масштабирование неравномерно: F1 гласной /i/ у 4-летних мальчиков в 1,42 раза больше, чем у взрослых мужчин, а F4 в 1,57 раза больше, так что голос ребёнка - это не просто голос мужчины, сдвинутый вверх.

Строки Peterson и Barney ниже - это наиболее часто воспроизводимые “номинальные” средние значения для мужчин; символы и примеры слов приведены ровно так, как они напечатаны в перепечатке. Для тех, кто создаёт голосовые эффекты, меняющие воспринимаемый возраст или пол, вывод таков: различается не только высота голоса, но и картина формант у мужчин, женщин и детей.

ПоказательЗначениеИсточник
Мужчины Peterson и Barney, /i/ как в ‘beet’ (F1 / F2 / F3)270 / 2290 / 3010 ГцPeterson и Barney, JASA 1952, в перепечатке Princeton University (COS 325)
Мужчины Peterson и Barney, /ae/ как в ‘bat’ (F1 / F2 / F3)660 / 1720 / 2410 ГцPeterson и Barney, JASA 1952 (перепечатка Princeton)
Мужчины Peterson и Barney, /a/ как в ‘father’ (F1 / F2 / F3)730 / 1090 / 2440 ГцPeterson и Barney, JASA 1952 (перепечатка Princeton)
Мужчины Peterson и Barney, /u/ как в ‘boot’ (F1 / F2 / F3)300 / 870 / 2240 ГцPeterson и Barney, JASA 1952 (перепечатка Princeton)
/i/ американского английского, взрослые мужчины против взрослых женщин (F1 / F2 / F3)370 / 2146 / 2838 Гц против 391 / 2570 / 3128 ГцChung et al., JASA 2012
/i/ американского английского, 5-летние против 2-летних детей (F1 / F2 / F3)439 / 2964 / 3739 Гц против 544 / 3220 / 4210 ГцChung et al., JASA 2012
Отношение формант, 4-летние мальчики против взрослых мужчин1,42 (F1 гласной /i/); 1,57 (F4 гласной /i/)Vorperian et al., JASA 2019

Примечание к контексту: значения Peterson и Barney считывались со спектрограмм, тогда как значения 2012 года получены LPC-анализом в Praat в средней точке гласной, при 10 говорящих (5 мужчин, 5 женщин) на язык и возрастную группу. Разные эпохи, инструменты и диалекты означают, что два набора строго несопоставимы (см. раздел 7).

3. Как точность распознавания зависит от формант

Форманты несут большую часть, но не всю идентичность гласной. Естественные гласные достигают 95,4% распознавания, копии, синтезированные по формантам, 88,5%, а синусоидальные реплики лишь 55,0% до обучения (Hillenbrand et al., JASA 2011). Синусоидальная реплика заменяет каждую форманту единственным чистым тоном, следующим за её частотной траекторией, поэтому она сохраняет картину формант, но отбрасывает голос. Падение примерно на 40 пунктов (95,4 минус 55,0) показывает, насколько слушатели опираются и на остальную часть сигнала.

Разнообразие говорящих тоже снижает точность. Когда говорящие происходили из двух разных диалектных регионов США и трёх поколений, слушатели в целом показали 80,2% (Jacewicz и Fox, JASA 2012).

ПоказательЗначениеИсточник
Естественные гласные, распознанные как задумано: Peterson и Barney (10 типов гласных, 76 говорящих) против Hillenbrand et al. 1995 (12 типов гласных, 139 говорящих)94,4% против 95,4%Hillenbrand et al., JASA 2011
Версии гласных из 300 слогов hVd, синтезированные по формантам88,5%Hillenbrand et al., JASA 2011 (со ссылкой на Hillenbrand и Nearey 1999)
Синусоидальные гласные, 71 слушатель до обучения против после более длительного обучения (уровень случайного угадывания 8,3%)55,0% (диапазон от 21,3% до 80,7% среди слушателей) против 73,5%Hillenbrand et al., JASA 2011
Распознавание 120 говорящих с разными диалектами (Северная Каролина и Висконсин) 30 слушателями80,2% в целом, примерно на 15% ниже, чем в Hillenbrand et al. 1995Jacewicz и Fox, JASA 2012
Наименьшее заметное изменение F1 (порог различения) у 94 нидерландскоговорящих, дети 6-11 лет против взрослых 20-36 летРазница по F1 49% против 33% (W = 1525, p = 0,001)Polsterer et al., JASA Express Letters 2026

Примечание к контексту: в нидерландском исследовании 2026 года порог измерялся по собственной записи каждым участником стимула исследования deur, нидерландского слова, которое здесь оставлено на языке оригинала. Среди детей возраст не предсказывал порог значимо (b = -0,028, p = 0,3).

4. Возрастные сдвиги: как форманты детей вырастают до взрослых норм

Дети акустически не являются уменьшенными взрослыми, а полы расходятся раньше, чем можно предположить по высоте голоса. У 190 говорящих в возрасте от 4 до 20 лет половое различие по F2 наблюдалось уже в 4 года для высоких гласных /i/ и /u/ (Vorperian et al., JASA 2019, PDF автора), за годы до пубертата. Вывод авторов категоричен: “Акустические свойства гласных становятся различимыми по полу задолго до пубертата.”

Для автоматических систем детская речь остаётся движущейся мишенью вплоть до старшего подросткового возраста, и эта проблема видна также в частоте ошибок распознавания детской речи.

ПоказательЗначениеИсточник
Половое различие по F2: высокие гласные /i/ и /u/ против низких гласныхЕсть в 4 года для /i/ и /u/; в 6 и 7 лет для низких гласныхVorperian et al., JASA 2019
Возраст, в котором данные о формантах достигают взрослых значенийОколо 16 лет у лиц женского пола, около 20 лет у лиц мужского полаVorperian et al., JASA 2019
Возраст, в котором сегментные длительности сходятся со взрослыми уровнями, и отставание вариативности f0 и формантОколо 12 лет; вариативность f0 и формант может достичь взрослого диапазона примерно на 2 или 3 года позжеLee et al., JASA 1999
Дифференциация между мужскими и женскими голосами, 436 детейНачинается примерно в 11 лет, полностью устанавливается примерно к 15 годамLee et al., JASA 1999
Акустическое перерегулирование, прежде чем значения стабилизируются на взрослом уровнеГде-то между 13 и 15 годамиLee et al., JASA 1999
Форма изменения формант гласных с возрастом у говорящих мужского полаПриблизительно линейная по возрастуLee et al., JASA 1999
Возраст, в котором произнесение гласных достигает точности, близкой ко взрослойОколо 12 летKent и Rountrey, American Journal of Speech-Language Pathology 2020
Диапазон частот, необходимый, чтобы охватить первые четыре форманты 2-летнего ребёнкаЧуть более 5 кГцKent и Rountrey, American Journal of Speech-Language Pathology 2020

Примечание к контексту: f0 - это основная частота, скорость колебаний голосовых связок, воспринимаемая как высота голоса; форманты задаются речевым трактом. Они развиваются по разным графикам, поэтому различия в формантах между мальчиками и девочками могут проявляться задолго до разрыва по высоте голоса. Самые свежие доступные нормативные данные о формантах у детей: 2019 год.

5. Диалектные и поколенческие сдвиги

Норма гласных - это моментальный снимок одного региона в одно время. Clopper и коллеги отмечают, что говорящие Peterson и Barney “ближе к речи восточного побережья США, чем к общему американскому английскому” (Clopper, Pisoni и de Jong, JASA 2005), тогда как говорящие Hillenbrand происходили из северной части Среднего Запада. Классификатор на основе формант, обученный на родителях из Северной Каролины, показал 88,9% на собственной обучающей выборке, но лишь 44,8% на родителях из Висконсина (Jacewicz и Fox, JASA 2012): при переходе к другому диалекту его точность упала примерно вдвое.

Изменения идут и через поколения. У 123 женщин из трёх регионов США общее движение формант внутри гласной (её “длина траектории”, расстояние, которое форманты проходят в плоскости F1-F2) было наибольшим в самой старшей группе (Jacewicz, Fox и Salmons, Journal of Phonetics 2011). Диалектные разрывы проявляются и у машин: см. наш обзор предвзятости распознавания речи к акценту.

ПоказательЗначениеИсточник
Говорящие и измерения в диалектном исследовании США по шести регионам48 говорящих (по 4 мужчины и 4 женщины из каждого из 6 регионов); 13 440 измеренийClopper, Pisoni и de Jong, JASA 2005
Взаимодействие гласной и диалекта для F1F(50,2020) = 10,1, p < 0,001Clopper, Pisoni и de Jong, JASA 2005
Распознавание слушателями говорящих своего диалекта против другого диалектаСлушатели из Северной Каролины 82,1% против 75,8%; слушатели из Висконсина 83,5% против 79,6%Jacewicz и Fox, JASA 2012
Классификатор, обученный на родителях из Северной Каролины: собственная обучающая выборка против родителей из Висконсина88,9% против 44,8%Jacewicz и Fox, JASA 2012
Длина траектории формант по регионам, 123 женщиныСеверная Каролина 516 Гц, Висконсин 396 Гц, Огайо 353 ГцJacewicz, Fox и Salmons, Journal of Phonetics 2011
Длина траектории формант по поколениям: возраст 51-65 против 37-49 против 21-33477 Гц против 408 Гц против 380 ГцJacewicz, Fox и Salmons, Journal of Phonetics 2011
Понижение /æ/ по поколениям, Северная Каролина, эмфатическая позицияF(2, 38)=29,18, p<0,001, η2=0,606Jacewicz, Fox и Salmons, Journal of Phonetics 2011

Примечание к контексту: самая старшая группа значимо отличалась от обеих младших групп по длине траектории, тогда как две младшие группы между собой не различались. Записи для исследования трёх поколений делались с 2006 по 2008 год.

6. Пространства гласных в разных языках

Языки, у которых общий символ гласной, не имеют общих формант. У взрослых мужчин средний F2 гласной /u/ составил 721 Гц в кантонском, 1668 Гц в американском английском и 1704 Гц в японском (Chung et al., JASA 2012), так что одинаково записываемая /u/ в одном языке может находиться во рту намного дальше вперёд, чем в другом. Инструмент, заимствующий английские нормы для другого языка, наследует это несоответствие.

Крупные многоязычные корпуса теперь проверяют, что остаётся постоянным. В VoxCommunis языковые средние значения F1 для [i] и [u] движутся вместе, и этот паттерн называется единообразием: язык, в котором одна высокая гласная произносится с более высоким F1, обычно делает то же самое и с другой (Ahn и Chodroff, VoxCommunis, LREC 2022). Охват по-прежнему неравномерен, и тот же пробел обсуждается в нашем обзоре распознавания речи для языков с малыми ресурсами.

ПоказательЗначениеИсточник
F2 гласной /u/ у взрослых мужчин по языкам (5 языков, всего 150 говорящих среди 2-летних, 5-летних и взрослых)Кантонский 721, греческий 1011, корейский 1241, английский 1668, японский 1704 ГцChung et al., JASA 2012
Размер корпуса VoxCommunis36 языков; от 0,24 до 288 часов речи и от 5 до 3 620 говорящих на языкAhn и Chodroff, LREC 2022
Корреляция F1 между [i] и [u] по языкамr = 0,83, p < 0,001, 31 языкAhn и Chodroff, LREC 2022
Корреляция F1 между [e] и [o] по языкамr = 0,74, p < 0,001, 22 языкаAhn и Chodroff, LREC 2022
Корреляция F2 между [i] и [a]: VoxCommunis против более раннего корпуса VoxClamantisr = 0,67 против r = 0,06Ahn и Chodroff, LREC 2022
Языки архива UCLA Phonetics Lab Archive с временной разметкой для корпуса VoxAngeles95 из 314 языковChodroff et al., VoxAngeles, arXiv 2024

Примечание к контексту: корреляции VoxCommunis сравнивают средние по языкам, а не отдельных говорящих, и два корпуса расходятся по некоторым парам, поэтому единообразие - это тенденция, а не закон.

7. Ошибка измерения формант между инструментами и методами

Числа в разделах 1-6 - это измерения, а ошибка измерения растёт с высотой голоса. На 470 000 синтезированных гласных средняя ошибка F1 по LPC составила 41 Гц (7%) при F0 200-300 Гц и 58 Гц (9%) выше 300 Гц (Chen, Whalen и Shadle, JASA 2019). LPC (линейное предсказательное кодирование) - трекер формант по умолчанию в таких инструментах, как Praat; при высоком голосе его оценки притягиваются к ближайшей гармонике голоса, поэтому форманты женщин и особенно детей наименее надёжны.

Важен и выбор инструмента. Сравнение Praat, WaveSurfer, TF32 и CSL показало, что первые три точны и сопоставимы для синтезированных гласных и гласных взрослых мужчин, но менее удовлетворительны для взрослых женщин и детей (Burris et al., Journal of Speech, Language, and Hearing Research 2014).

ПоказательЗначениеИсточник
Типичная точность оценки формант по спектрограмме и по LPCОколо f0/4; около 60 Гц для ребёнка с f0 250 ГцKent и Vorperian 2018
Абсолютная разница между повторными измерениями формант в Hillenbrand et al. 1995От 12 до 60 ГцKent и Vorperian 2018
Средняя ошибка F1 по LPC, синтетические гласные при F0 200-300 Гц против выше 300 Гц41 Гц (7%) против 58 Гц (9%)Chen, Whalen и Shadle, JASA 2019
Ошибка F1 по LPC относительно значения форманты, по гласным/u/ 23%, /i/ 18%, /æ/ 10%, /ɑ/ 8%Chen, Whalen и Shadle, JASA 2019
Площадь пространства гласных, измеренная по LPC при F0 234 Гц, как доля истинной площади85%Chen, Whalen и Shadle, JASA 2019
Ошибка ручного измерения четырьмя фонетистами на синтетических гласныхОт 32 Гц (8%) до 118 Гц (26%)Shadle, Nam и Whalen, JASA 2016
Ширина полосы формант естественной речи по четырём программам анализа, попавшая в пределы ±10% от ручных значенийНи однойBurris et al., JSLHR 2014
Консенсусные эталонные значения, перемеренные через 3 месяца в пределах 50 Гц; эталонные значения, отброшенные как неопределённыеОколо 80%; около 15% (в основном F3 и F4)Derdemezis et al., American Journal of Speech-Language Pathology 2016

Примечание к контексту: Chen и коллеги оценивают, что более половины вариативности F1 и F2, описанной в литературе, вероятно, обусловлено вариативностью F0 (отношения смоделированного к описанному 0,76 для F1 и 0,58 для F2), и ожидают, что ошибки на реальной речи будут больше, чем в их идеализированных моделях. В исследовании Derdemezis стандартный предел формант Praat в 5500 Гц был снижен до 5000 Гц для взрослых мужчин.

Итоги: нормы частот формант гласных в цифрах

ПоказательЗначениеИсточник
Говорящие в Peterson и Barney 195276 (33 мужчины, 28 женщин, 15 детей)Руководство Praat, таблица Peterson и Barney 1952
Говорящие в Hillenbrand et al. 1995139 (45 мужчин, 48 женщин, 46 детей)Hillenbrand, Journal of the International Phonetic Association 2003
Разброс среднего F2 гласной /u/ у женщин по 7 наборам данных американского английскогоОколо 700 ГцKent и Vorperian 2018
Мужчины Peterson и Barney, /i/ (F1 / F2 / F3)270 / 2290 / 3010 ГцPeterson и Barney, JASA 1952 (перепечатка Princeton)
F2 гласной /i/ в американском английском: мужчины, женщины, 5-летние, 2-летние2146, 2570, 2964, 3220 ГцChung et al., JASA 2012
Распознавание естественных гласных, Peterson и Barney против Hillenbrand94,4% против 95,4%Hillenbrand et al., JASA 2011
Порог различения F1, дети против взрослых49% против 33%Polsterer et al., JASA Express Letters 2026
Возраст первого полового различия по F2 для /i/ и /u/4 годаVorperian et al., JASA 2019
Дифференциация между мужскими и женскими голосами, начало против полного установленияОколо 11 лет против около 15 летLee et al., JASA 1999
Говорящие в диалектном исследовании США по шести регионам48Clopper, Pisoni и de Jong, JASA 2005
Точность классификатора между диалектами, свой диалект против другого диалекта88,9% против 44,8%Jacewicz и Fox, JASA 2012
Длина траектории формант, старшее против младшего поколения477 Гц против 380 ГцJacewicz, Fox и Salmons, Journal of Phonetics 2011
Корреляция F1 гласных [i] и [u] по 31 языкуr = 0,83Ahn и Chodroff, LREC 2022
Языки архива UCLA с временной разметкой в VoxAngeles95 из 314Chodroff et al., arXiv 2024
Средняя ошибка F1 по LPC при F0 выше 300 Гц58 Гц (9%)Chen, Whalen и Shadle, JASA 2019
Ошибка ручного измерения F1 на синтетических гласныхОт 32 Гц (8%) до 118 Гц (26%)Shadle, Nam и Whalen, JASA 2016
Эталонные значения, отброшенные как неопределённые при сравнении четырёх программОколо 15%Derdemezis et al., AJSLP 2016

Методология и источники

Мы провели целевые поиски по шести направлениям (эталонные наборы данных, нормы по полу и возрасту, точность распознавания, диалект, межъязыковые данные, ошибка измерения) и оставили только те цифры, которые прочли в первичной статье, официальной аннотации или названной перепечатке. Там, где страницу было трудно открыть, мы читали её через текстовый прокси, но даём ссылку на оригинал.

Последнее обновление: 8 ноября 2026 года. Мы обновляем этот обзор ежеквартально, и следующее обновление ожидается, когда будет опубликован следующий выпуск корпуса VoxCommunis.

Попробуй VoxBooster — 3 дня бесплатно.

Клонирование голоса в реальном времени, саундборд и эффекты — везде, где ты говоришь.

  • Без карты
  • ~30 мс задержки
  • Discord · Teams · OBS
Попробовать 3 дня бесплатно