Ученые‑лингвисты помогли разобраться в звучании речи через системы космической радиосвязи

В начале XX века бурное развитие радиовещания и совершенствование телефонной связи привело к возникновению новой науки — электроакустики. В поиске лучших технологических решений инженеры связи сталкивались с множеством проблем, в том числе и с акустическими помехами, связанными с речью.

Чтобы разобраться в этих искажениях, происходящих при радиопередаче сигнала, сотрудники одной ленинградской радиостанции обратились к ученым Университета. К работе привлекли известного лингвиста, основателя петербургской фонологической школы, профессора Университета академика Льва Владимировича Щербу и его коллег — лингвистов, выпускников Санкт‑Петербургского университета: будущего родоначальника российской аудиоархивистики Сергея Бернштейна, дефектолога Веру Орфинскую и других специалистов.

Эта первая совместная работа инженеров связи и фонетистов показала, как важно изучать восприятие речи, этот аспект ранее лингвисты оставляли без внимания.

Еще в XVIII веке ученые предположили, что именно синтез звуков может помочь лучше всего понять их физические свойства. Так в 1779 году лектор Петербургского университета профессор, академик Христиан Готлиб Кратценштейн создал теорию гласных, в принципе предвосхитившую резонансную теорию слуха Гельмгольца. И когда петербургская академия наук объявила ежегодную премию за создание механического устройства, способного издавать пять долгих гласных звуков (а, э, и, о, у), ученый изобрел «произносивший» гласные звуки орган, подражающий человеческому голосу, за что получил премию академии в 1780 году.

В конце тридцатых годов акустическая лаборатория телефонного завода «Красная заря» (бывшей компании «Эрикссон», ставшей ведущим производителем средств связи в СССР) обратилась к академику Льву Щербе с просьбой разработать для проверки телефонной аппаратуры испытательных (или, как их было принято называть в телефонии, «артикуляционных») таблиц звуков и звуковых последовательностей, адаптированных для русского языка.

До этого момента использовались таблицы на эсперанто, разработанные Международным консультативным комитетом по телефонной связи (МККФ). Считалось, что эти данные универсальны и представляют единую меру для проверки качества записи в любой стране, но на деле они не учитывали важные элементы фонетической системы национальных языков.

В 1940 году сотрудники ЛГУ Любовь Ляпунова и Вера Орфинская под руководством академика Льва Щербы разработали первые русские слоговые артикуляционные таблицы. В них были представлены как ударные, так и неударные слоги, которые были взяты из специально предоставленных текстов и учитывали особенности произношения в русском языке. К сожалению, эти таблицы, составленные по заказу телефонистов, но без их участия, оказались очень сложными и малопригодными для практического использования. Исправить и адаптировать их под практические нужды помешало наступление Великой Отечественной войны.

После 1945 года исследования в области разборчивости речи на радио получили новый импульс. Лаборатории экспериментальной фонетики Ленинградского государственного университета была предложена совместная работа со специалистами Военной Краснознаменной академии связи имени С. М. Буденного (ныне Военная академия связи) и Научно‑исследовательского института Министерства промышленности средств связи. Вместе они не только решали задачи улучшения каналов, по которым передаются речевые сообщения, но и исследовали особенности восприятия речи в сложных условиях с шумовыми помехами. Именно эти исследования помогли при создании средств космической радиосвязи.

Совместная с Военной академией связи программа была засекречена. Лишь немногие знали, для чего собираются все результаты, а данные публиковали в закрытых научных журналах.

Проекты лаборатории экспериментальной фонетики Университета возглавил профессор Лев Рафаилович Зиндер (1903‑1995), позже к нему присоединилась виднейший специалист в психологии речи и психолингвистике профессор Алла Соломоновна Штерн (1942‑1997). Именно они непосредственно формировали артикуляционные таблицы, по которым оценивалось качество микрофона Юрия Гагарина во время его пребывания в космосе.

В 60‑70‑е годы к исследованиям присоединились молодые аспиранты — последователи щербовской (петербургской) школы фонетики: Нина Александровна Любимова, Людмила Алексеевна Вербицкая, Лия Васильевна Бондарко и Наталья Дмитриевна Светозарова. Каждая изучала свой аспект акустической фонетики. Так, Лия Васильевна Бондарко в статусе инженера‑исследователя сотрудничала с Институтом физиологии имени И. П. Павлова и занималась изучением слога. На основе акустических данных она поставила ряд экспериментов с помощью прибора, состоящего из датчиков, которые прикрепляются на все артикуляционные выходы. Когда человек говорит, на приборе отражается вся работа артикуляционного аппарата.

По воспоминаниям профессора СПбГУ Нины Любимовой (кафедра русского языка как иностранного и методики его преподавания) работавшие над проектом исследователи были «невероятно порядочные и дружелюбные, безмерно любящие свое дело».

Когда мы занимались теми исследованиями, то не понимали, для чего это будет использоваться. Все было засекречено. Мы описывали акустические признаки записей, которые нам передавали, с точки зрения лингвистики. Например, военные инженеры не использовали слово «звук», только «буква». Когда я представляла свой отчет большим генералам‑ученым, то очень волновалась. Я заранее все распечатала, разделила листы, показала и рассказала суть, разложив все по полочкам. Меня тогда даже похвалили. И если нам удалось хотя бы на полях нашей науки сделать хоть какую‑то отметку, это уже серьезное достижение которым можно гордиться.

Профессор СПбГУ Нина Любимова

Исследования лаборатории экспериментальной фонетики были плодотворны и с точки зрения методики преподавания языка (было изучено, как поставить звук, как научить произносить его), и с точки зрения основ лингвистики как науки — был описан язык на основе объективных данных.

Стали изучаться формантный состав ударных гласных, длительность звуков в словах и связной речи. Например, если сравнить длительность гласных при произнесении отдельных слов и при произнесении фраз, то оказывается, что ударные гласные во фразе всегда более кратки, чем в отдельных словах. Безударные же гласные сокращаются во фразе не всегда, а если сокращаются, то незначительно.

В ходе совместной работы фонетистов и инженеров связи еще была отмечена одна важная для русского языкознания закономерность, касающаяся природы русского ударения и наблюдаемая при синтезировании слов. Подтвердились уже давно имеющие экспериментально‑фонетические данные, свидетельствующие о том, что интенсивность, в отличие от длительности, не является существенным признаком ударного гласного в русском языке.

Эта работа была полезна и инженерам связи, и самим лингвистам. Например, для определения состава таблиц потребовались не собиравшиеся ранее данные о статистической структуре русского языка: о том, насколько часто встречаются отдельные фонемы, разные сочетания согласных, различные типы слогов. Инженеры радиосвязи поняли, что в языке существует такая звуковая единица, как фонема, и она должна быть предметом и акустического исследования.

Полученные наработки помогли создать универсантам артикуляционные таблицы, по которым позднее оценивали качество микрофона Юрия Гагарина для использования его во время пребывания в космосе. Благодаря данным исследованиям инженеры настроили радиосигнал и микрофон таким образом, что они смогли передать прямо из космоса знаменитое: «Пять минут — полет нормальный».