Formante

¿Qué son los formantes en lingüística?

Los formantes son el pan de cada día del análisis vocálico en lingüística.

Puedes ver los formantes mirando un espectrograma. Los formantes vocálicos aparecen como bandas horizontales oscuras a lo largo del espectrograma de una muestra de voz. Cuanto más alta sea la banda horizontal en el espectrograma, mayor será la frecuencia del formante. Al ver un espectrograma, deberías poder ver tres o cuatro formantes.

Fig. 1 - Las bandas horizontales oscuras representan formantes. En este espectrograma hay cuatro formantes visibles.

La oscuridad de cada banda de formantes representa la amplitud o el volumen del formante.

Tres formantes en particular ayudan a distinguir las vocales entre sí. Son el primer, segundo y tercer formantes, también conocidos como F1, F2 y F3. Estos formantes señalan la altura y el retroceso relativos de una vocal.

Armónicos frente a formantes

Los formantes están estrechamente relacionados con otra serie de frecuencias: los armónicos.

Cuando produces una vocal, empujas el aire de tus pulmones a través de la glotis, haciendo que vibren tus cuerdas vocales. La vibración produce una onda de presión; esta onda es el sonido de tu voz.

La onda de origen glótico es una onda grande formada por varias ondas más pequeñas (de mayor frecuencia). Cada una de estas ondas de mayor frecuencia es un armónico de la onda fuente glótica.

Los armónicos se visualizan en el espectro de una vocal. El espectro muestra la frecuencia en el eje de abscisas y la amplitud en el eje de ordenadas. Parece una fila de picos de frecuencias que disminuyen gradualmente de amplitud. Cada "pico" del espectro es un armónico.

Los formantes, por su parte, son los grupos de armónicos más fuertes. Si observas el espectro de una vocal, verás que la parte superior de los "picos" armónicos forma una onda. El pico de cada "onda" es un formante. En la Fig. 2, puedes ver cuatro formas de onda distintas. Son los mismos formantes visibles en la Fig. 1.

Fig. 2 - Cada "pico" del espectro representa un armónico, y cada "onda" representa un formante.

En resumen, los armónicos son elementos de la onda de la fuente glótica, y los formantes son elementos de la forma vocálica.

Estructura de formantes

La posición de tu boca cuando produces una vocal determina la estructura de las frecuencias de los formantes de la vocal. Aquí tienes un resumen básico de cómo funciona esto:

• La F1 te indica la altura a la que está situada la lengua en la boca.
• Las vocales altas (como [i] y [u]) tienen una F1 más baja que las vocales bajas (como [a] y [ɑ]).
• La F2 te indica lo atrás que está situada la lengua en la boca.
• Las vocalesposteriores (como [u] y [ɑ]) tienen una F2 más baja que las vocales anteriores (como [i] y [æ]).
• F3 no es tan informativo como F1 y F2, pero ayuda a señalar las vocales de color r.
• Las vocales de color r tienen un F3 más bajo que otras vocales.

Primer formante (F1)

F1 es la frecuencia de formantes más baja de una vocal. Corresponde a la altura de la vocal.

Las vocales altas se producen con una posición alta de la lengua. Si te dices a ti mismo las palabras Pedro y alfarero, te darás cuenta de que colocas la lengua más arriba en la boca para la [i] de Pedro que para la [a] de alfarero.

La F1 se correlaciona inversamente con la altura. Cuanto más alta es la vocal, más bajo es el valor de F1. Como implica una posición más alta de la lengua, la [i] de Pedro tiene un valor F1 más bajo que la [a] de alfarero.

Segundo formante (F2)

El siguiente formante es el F2, que corresponde al retroceso vocálico.

Cuando produces vocales posteriores, empujas la lengua más hacia atrás en la boca. Dite a ti mismo las palabras abalorio y abucheado. Notarás que la lengua se desplaza hacia delante y hacia atrás en la boca al alternar entre la [i] anterior y la [u] posterior.

La F2 se correlaciona inversamente con el retroceso. Cuanto más atrás esté la vocal, menor será el valor de F2. Como requiere que la lengua esté más atrás en la boca, la [u] de booed tiene un valor F2 más bajo que la [i] de bead.

Tercer Formante (F3)

F3 no cambia en función de la altura y el retroceso de forma tan drástica como F1 y F2, pero sí cambia en respuesta a las vocales de color r.

Las vocales de color r se producen con la lengua agrupada, característica del sonido r americano. Por ejemplo, la vocal de la pronunciación general de pájaro en inglés americano es una vocal coloreada con r. Las vocales de color r tienen un valor F3 muy bajo en comparación con otras vocales.

Ejemplos de formantes

Veamos ahora algunos ejemplos de valores relativos de formantes. La tabla de vocales del Alfabeto Fonético Internacional (AFI) representa las distintas categorías de vocales según sus valores F1 y F2. Muestra la F1 en el eje y en orden inverso: las vocales con la F1 más baja están más cerca de la parte superior de la tabla de vocales. El gráfico muestra F2 en el eje x, también en orden inverso. Las vocales con la F2 más alta están más cerca de la izquierda del gráfico.

Fig. 3 - El gráfico de vocales IPA muestra F2 (de mayor a menor) en el eje x y F1 (de mayor a menor) en el eje y.

Observando el gráfico, puedes identificar los valores F1 y F2 de una vocal en relación con las demás vocales. Por ejemplo:

• La vocal anterior alta [i] de la esquina superior izquierda tiene uno de los valores F1 más bajos y el valor F2 más alto de todas las vocales del gráfico.
• La vocal anterior media-alta [e] está más baja y ligeramente a la derecha de [i], por lo que cabría esperar que tuviera un valor F1 más alto y un valor F2 ligeramente más bajo.
• La vocal central baja [a] está en la parte inferior del gráfico y, por tanto, tiene uno de los valores F1 más altos. Como está en el centro del eje x, probablemente tenga un valor F2 central.
• La vocal posterior media-superior [o] está por encima de [a] pero por debajo de [u] en el gráfico, por lo que probablemente tenga un valor F1 central. Se alinea con [u] en el eje x, por lo que es de esperar que tenga un valor F2 similar al de [u].
• Como está a la misma altura y más a la derecha en el gráfico, esperarías que la vocal posterior alta [u] tuviera un valor F1 similar y un valor F2 inferior en comparación con [i].

Los formantes en el habla

Observar el gráfico permitió hacer algunas predicciones sobre los valores de los formantes de las distintas vocales en el habla natural. ¿Hasta qué punto eran exactas esas predicciones?

Fig. 4 - En este espectrograma puedes ver cómo F1 y F2 cambian con cada vocal.

En la Fig. 4, puedes ver el espectrograma de una secuencia de vocales sintetizadas [i, e, a, o, u]. Los formantes están marcados con puntos rojos.

La banda más baja es F1. Puedes ver que las vocales que están más altas en el gráfico, [i] y [u], tienen la banda F1 más baja. La vocal más grave, [a], tiene el valor F1 más alto, y las vocales medias tienen frecuencias F1 entre las de las vocales altas y bajas.

La banda siguiente a F1 es F2. Las vocales de la Fig. 4 se muestran en orden de izquierda a derecha de la tabla de vocales o de la posición de la lengua anterior a la posterior. Puedes ver que F2 es la más alta para [i] y que desciende gradualmente a medida que las vocales se desplazan hacia atrás.

Como ninguna de estas vocales tiene color r, F3 permanece bastante constante en el espectrograma.

¡Ahí lo tienes! La altura y el retroceso de las vocales son predictores fiables de las frecuencias F1 y F2. Del mismo modo, las frecuencias F1 y F2 señalan de forma fiable la posición de las vocales.