共振峰

人類說話或唱歌產生的聲音包含許多不同的頻率，共振峰是這些頻率中較有意義的部分。定義上，人類若想分辨幾個不同的元音，我們所需要的資訊是完全可以被量化的。共振峰是使聽者能夠區分元音的關鍵泛音。大部份的這些共振峰是由管內或腔體的共振產生，但是有些哨音是由文丘里效应中的低压區域週期性回縮產生。頻率最低的共振峰頻率稱為 f₁，第二低的是 f₂，而第三低的是 f₃（基频一般以 f₀ 标示）。绝大多部分的情形是，前兩個共振峰，f₁ 和 f₂ 就足以劃分不同元音。這兩個共振峰可以描述元音的開/閉、前/後兩個維度（過去傳統上把這和舌頭的位置聯結在一起，不過這并不完全精確）。因此開元音如 [a] 有比較高的第一共振峰頻率f₁，而閉元音如 [i u] 的則比較低；前元音如 [i] 的第二共振峰頻率 f₂ 較高，後元音如 [u] 的則比較低。[2][3]元音幾乎都有四個以上的共振峰，有時還會超過六個。然而，前兩個共振峰還是最關鍵的。通常我們會用第一共振峰對第二共振峰的 關係圖描述不同元音的性質。[4] 但這不足以描述某些元音的性質，例如圓唇與否。[5]圆唇会降低 f₃，该效果对高前元音最明显。

鼻音通常在 2500 Hz 附近會有額外的共振峰，第二共振峰较弱甚至消失。流音[l] 則通常在 1500 Hz 附近有額外的共振峰，其第二共振峰以上的共振峰都比较弱。而英語的"r"音（[ɹ]）則是用非常低的第三共振峰分辨（低於 2000 Hz）。

塞音（在某種程度上，其他辅音如擦音也是）會对相邻元音与之相连部分的的共振峰产生影响，元音受影响的部分称为音征。塞音一发即逝，所以音征对于识别塞音来说十分关键。雙唇音例如 [b p] 使这部分共振峰向 700Hz 靠近，主要体现为降低共振峰；軟齶音如 [g k] 使共振峰向 3000Hz 靠近，主要体现为提高共振峰（發音之前f₂ 和 f₃ 幾乎都會互相接近，在軟齶音結束後才再分開）；齒齦音如 [d t] 使共振峰向 1800 Hz 靠近，因此所造成的共振峰變化部份視元音種類而定。各共振峰所指向的共同轨迹，比如上述的 700 Hz、1800 Hz、3000 Hz，称为「音轨」[6]。需要注意的是，辅音反过来很大程度上也受临近元音影响，元音造成的辅音圆唇以及发音部位的前移，会改变辅音的形态进而改变其音轨，如 [tʷ kʲ] 的音轨就不同于 [t k]。上述元音共振峰頻率的變化稱為「共振峰轉變」（formant transition）。

假如聲波的基頻比系統的共振波基頻還高，則共振峰頻率所展現出的大部分特質會流失。最明顯的例子是歌劇中的女高音，她們的音高到很高，以至于元音很難分辨。

控制共振峰是泛音唱法這種歌唱技巧的重要環節，歌手必須唱出一個基頻很低的音，然後產生尖銳的共振並選擇泛音，讓人感覺同時有兩種不同的音調。

聲譜圖可以用來觀察共振峰。

研究歌手的頻譜時，特別是男歌手的，發現在 3000 Hz 附近有清楚的共振峰（在 2800 到 3400 Hz 之間），而在平常說話或是沒受過訓練的歌手的頻譜中則沒有。這個現象就是使歌手從交響樂團中能突顯出來的原因。因為交響樂團的共振峰大約在500Hz附近，比 3000 Hz 要低得多。歌唱訓練會特別發展這個共振峰，例如透過「voce di strega」（女巫的聲音）這個練習[8]，使聲道的一部份成為共振器（resonator）。[9][10]

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