Praat: doing phonetics by computer

http://www.fon.hum.uva.nl/praat/


Praat語音學軟體，原名Praat: doing phonetics by computer，通常簡稱Praat，是一款跨平台的多功能語音學專業軟體，主要用於對數字化的語音信號進行分析、標注、處理及合成等實驗，同時生成各種語圖和文字報表。

背景概要
命名
Praat（國際音標 [praːt]）在荷蘭語中是說話或交談的意思，而doing phonetics by computer即使用計算機研究語音學。作為軟體的名稱，簡便起見，不妨合起來翻譯作Praat語音學軟體。

作者
Praat的作者是荷蘭阿姆斯特丹大學人文學院語音科學研究所的主席保羅·博爾斯馬（Paul Boersma）教授和大衛·威寧克（David Weenink）助教授。

版本
Praat最早的版本發佈於1993年。起初用戶還無法自由地下載使用，但從2003年6月5日的4.1版起，作者取消了專門的授權並開放了絕大部分原始碼。進一步，從2004年3月4日的4.2版起，作者開放了全部原始碼，使Praat成為採用GNU通用公共許可證授權的開源軟體。相隔短則一天，長則月余，作者就會發布最近修訂的版本，消除舊的故障，增添新的功能。2007年12月10日發布了5.0版。[1]
Praat目前支持在多種計算機平台上運行，包括：
Macintosh
Windows[2]
Linux, FreeBSD
SGI, Solaris, HPUX
作者為以上平台的用戶提供已編譯好的目標文件。高級用戶還可以在其他作業系統平台上修改並編譯原始碼後運行Praat程序。
Praat能夠在圖形和命令行兩種用戶界面下運行，但兩種界面的目標文件（可執行文件）各自獨立，以Windows版為例，即分為praat.exe和praatcon.exe兩個可執行文件，其中後者只能通過命令行方式從控制台調用。

用途概述
Praat的主要功能是對自然語言的語音信號進行採集、分析和標注，並執行包括變換和濾波等在內的多種處理任務。作為分析結果的文字報表和語圖，不但可以輸出到個人計算機的磁碟文件中和終端的顯示器上，更能夠輸出為精緻的向量圖或點陣圖，供寫作和印刷學術論文與專著使用。
此外，Praat還可用於合成語音或聲音、統計分析語言學數據、輔助語音教學測試，等等。隨著新版本的發布，Praat的功能和用途仍在不斷擴展，但實際上多數用戶只需要用到一小部分功能。

構成與界面
Praat程序由外圍與核心兩層構成。外圍主要包括對象窗口（Object window，標題為Praat objects）、畫板窗口（Picture window，標題為Praat picture）、腳本編輯器（ScriptEditor）、按鈕編輯器（ButtonEditor）、數據編輯器（DataEditor，無固定標題）、情報窗口（Info window）和手冊（Manual）等不負責具體的信號處理任務的輔助性組件。Praat每次啟動時，自動打開對象窗口和畫板窗口。對象窗口也是Praat的主控窗口，在Praat程序的會話進程中始終打開，大部分功能也需要由此展開。腳本（script）在是Praat中執行各種操作的宏命令，能夠簡化日常操作，減少出錯，並實現大量複雜操作的自動化。按照作者的最初設想，除了Praat之外還會有其他程序使用與Praat相同的外圍程序，但多年來一直沒有實現[3]。
Praat的核心部分即具體負責語音信號處理任務的程序，包括所有的對象類型（Types of object）、動作命令（Action commands）和相應的編輯器（Editors）。對象（object）是由Praat程序所構建的數據存儲載體，有很多種類型，如聲音（Sound）、文本表格（TextGrid）、音高（Pitch）、變換（Manipulation），等等，通過執行編輯器或動態選單（Dynamic menu）中的動作命令完成對數據的查詢（數字化測量）和處理（生成新對象）任務。聲音編輯器（SoundEditor）和文本表格編輯器（TextGridEditor）是Praat中最常用的兩種編輯器，多用於涉及語音分析和標注的科學研究與課堂教學。

語音分析與標注
對語音信號的分析與標注是Praat的基本功能。在Praat中錄音或讀取音頻文件後，可以按用戶要求顯示以下多種語圖：
三維語圖（spectrogram）
頻譜切片（spectral slices）
音高（即基頻[4]）曲線（pitch contour）
共振峰曲線（formant contour）
音強曲線（intensity contour）
所有的語圖都可以繪製成精緻的向量圖，也可以將相應的對象數據保存為磁碟文件。除直觀的語圖外，Praat也能通過對信號數據的計算獲得各種文字情報，比如音高、時長、第一或第二共振峰頻率的數值等，也同樣可以根據需要輸出為適當的形式。
Praat允許用戶對語音數據進行標注，包括音段切分和文字註釋，標注的結果還可以獨立保存和交換。然而，Praat本身缺乏自動標注功能，只能對有聲段和靜默段進行簡單的識別，而不能對音節、節拍群等語流單位加以切分。[5]

其他功能
Praat還具有許多其他功能，包括：
語音實驗：嗓音分析、多重強迫選擇實驗、濾波、聲源濾波合成、發音合成等。
輔助教學：前饋神經網、優選論學習等。
統計分析：主成分分析、多維量表、判別分析等。

優點
可以免費獲得而無需購買（因為是開源軟體）。
無需安裝即可運行（但嚴格地說，還不是綠色軟體）。
支持多種作業系統平台。
支持用腳本宏命令和外掛程式（plug-in）擴展和簡化操作。
專業功能強大而完備。
高級用戶可以按需修改原始碼並重新編譯，從根本上擴充原有功能。
附有詳細的手冊文檔。

缺點
缺點分析程序採用的某些數字信號處理演算法[7]仍然不盡如人意，會不可避免地造成迷惑人的假象或產生難以解釋的結果。
不能直接訪問某些常用音頻和圖像文件格式，如WMA格式；對MP3格式的支持也僅限讀取（軟體許可證方面的原因）。
由於最初並不是在Windows平台下開發的，用戶界面的設計和某些操作習慣可能會讓Windows用戶感到不便，比如沒有滑鼠右鍵菜單，鍵盤按鍵名稱也是Macintosh機器的。
目前尚無除英語以外其他語言的版本，部分用戶可能會遇到語言障礙。
尚未全面支援Unicode。檔案名稱如果包含漢字，在Praat對象窗口中會被底線取代。在TextGrid對象中如果輸入漢字，屏幕上會顯示亂碼（但所儲存文本仍舊正常，只是顯示不出來）。標注時所使用的國際音標字型為SIL Doulos IPA 1993，而非SIL推薦的Unicode 字型[8]。

影響
儘管還存在一些缺點和不足，畢竟瑕不掩瑜，Praat已成為全世界實驗語音學、心理語言學、語言教學、語言調查、自然語言處理等相關領域的高校教師、學生和其他研究人員普遍選用的專業軟體。
Praat的普及，終結了從事實驗語音學特別是聲學語音學[9]研究必須依賴價格昂貴的實驗儀器的時代，許多語音學實驗室不再使用各種陳舊的語圖儀，而僅僅配置有安裝了Praat等軟體的個人計算機和靈敏的麥克風作為必備的器材。
部分Praat高級用戶公開發布自己編寫的腳本甚至外掛程式，其中不乏實用性較高者，既擴充了軟體的功能，也擴大了影響。
在中國大陸：儘管只有英語版本可用，許多高校的教師在語音學等相關課程上用Praat進行教學演示，在研究工作中自己使用並鼓勵學生克服語言障礙學習掌握Praat的基本功能。越來越多的學術論文和專著當中可以見到用Praat生成的語圖和文字報表。不過，總體而言，了解並能夠用好這一工具的專業人士還比較少。