لكى نعرف الوصف الأكوستيكى لظاهرة الغنة وما يحدث في مكوناتها Formants وشدتها Intensity علينا أن نقدم لذلك بدرس أكوستيكى لعملية إصدار الكلام بعامة.

والخطوة الأولى في النظرية الفيزيائية لإصدار الكلام هى بحث العلاقة بين الاختلافات الهامة التي توجد في التكوين الطيفي لإشارات الكلام والعمليات الفسيولوجية في الجهاز الصوتي البشرى التي تنسب إليها الاختلافات الطيفية.

ويوضح الشكل (2) نموذجا كهربائيا يحاكى عمليات إصدار الأصوات في الكلام. فكما يحدث في إصدار الكلام نجد أن النموذج يحتوى على مصادر صوتية ثلاثة :

1- صندوق مولد النغم يمثل مصدر الاهتزازات الحنجرية المنتظمة.

2- مولد ضوضاء للطيف المستمر غير المنتظم الذى ينتج عن دفع تيار النفس في ممر ضيق مثلما يحدث في حالة الأصوات الاحتكاكية.

3- مولد ضوضاء نبضي وهو عبارة عن إصدار ضوضاء بإشارة أكوستيكية عابرة Transient مثلما يحدث عند نطق الصوامت الوقفية، ويتم عمل هذه المصادر الثلاثة بعد أن يندفع إليها من الهواء من مصدر القوة وهو أجزاء الجهاز التنفسي أسفل الحنجرة.

وعلى الرغم من أن الممر الصوتي عبارة عن قناة أنبوبية واحدة ، فإنه في الوقت نفسه يتكون من عدة صناديق رنينية في أجزاء تجاويفه. وقد بين الشكل المذكور

ذلك برسم عدة صناديق رنين يصل عددها إلى العشرة، وتؤدى إلى المخرج الفمي، ورمز لكل منها بالحرف «ر». ويوجد أيضا في الشكل ممر فرعى يؤدى إلى المخرج الأنفي. ولكل مخرج (الفمي والأنفي الذبذبي وضع رمز المجهار (مكبر الصوت) ليرمز إلى معاوقة الإشعاع الخارجي إلى الهواء.

وبعد أن تولد النغمة الأساسية من الحنجرة تمر على القناة الحلقية - الفمية التي تقوم باختيار بعض الترددات ، أي بوظيفة الإرسال ‏Transmission line حيث تعدل الصورة الطيفية للمدخل الأكوستيكي سواء أ كان هذا المدخل تذبذبا منتظما صادرا من اهتزاز الأوتار الصوتية أم ضوضاء ونتجت عن احتكاك الهواء بمخرج صامت احتكاكي. ويتم هذا النوع من التعديل على أساس من دالة الانتقال ‏Transfer Function حيث تتم تصفية الترددات أو توهينها أو تقويتها كما هو مبين في الشكل (3) على النحو التالى :

1- عند ما تهتز الأوتار الصوتية بفعل هواء الزفير المندفع من القصبة الهوائية تصدر مجموعة من النبضات كما في الشكل (3 أ).

2- تتحول تلك النبضات إلى طاقة صوتية على شكل موجات مشعة كما في الشكل (3 ب).

3- تتكون الموجة المشعة من الذبذبات الجزئية Partials بإحداث ترددات عالية تعرف بالنغمات التوافقية Overtones  وهي عبارة عن المضاعفات الكاملة للتردد الأساسي. ويمكن تحليل الموجة المشعة المعقدة إلى التردد الأساسي ومضاعفاته وهو الطيف ‏Spectrum  كما في الشكل (3 ج).

4- يتكون الممر الصوتي من ثلاثة أقسام رئيسية : الحلق والفم والتجويف الأنفي.

ويمكن التنوع في إصدار هذه الأقسام الثلاثة بواسطة أعضاء النطق الأخرى مثل اللسان والشفاه واللهاة.

وهذه الأقسام الرئيسية هى المسئولة عن الاختلافات بين الأصوات اللغوية.

ويطلق على هذا النوع من التأثير «دالة النقل» Transfer Function أو الإرسال الصوتي حسب صناديق الرنين. ومن الناحية الصوتية الأكوستيكية فإن صنادق الرنين‏ Resonances  هى نفسها مكونات الترددات‏. Formant Frequencies

وقد اكتفينا بمكونين (الأول والثانى) فقط لأهميتهما من ناحية وتسهيلا للإيضاح من ناحية أخرى، تمثيلا للصائب (a). انظر الشكل (3 د).

5- وهنا نصل إلى خاتمة المطاف في الوصف الفيزيائيللأصوات، فيشع الصوت حسب دالة النقل المذكورة أعلاه حيث تقوى بعض الترددات (النغمات التوافقية) ، ويوهن بعضها الآخر بسعات (Amplitudes) مختلفة حسب مسار الخط الأفقي المرسوم لدالة النقل ، ويطلق على أوسع (أعلى) الترددات في كل قمة بالمكون ‏Formant فاختلاف قمم الدالة واختلاف مكوناتها مناط تنوع الأصوات وبخاصة الصوائت. انظر الشكل (3ه) حيث مثلنا لذلك بمكونين من الطيف المشع للصائت [a].

وتحدث الغنة أو تتم عملية التغنين في الأنفيات أو الأصوات المغنة بارتخاء وتدلى اللهاة، فيتم اقتران‏Coupling بين الممر الحلقى الفمي والممر الأنفي ينتج عنه أثر سمعي معين حيث تتأثر دالة النقل الأكوستيكى باختلاف طيف المصدر ومن ثم الإرسال الصوتي. وهذا الاقتران أو الوصل بين الممرين هو أهم المظاهر التي تؤثر على السمات الأكوستيكية للتغنين (الغنة). فتقول النظرية الأكوستيكية للكلام إن إضافة هذا الممر الفرعى (التجويف الأنفي) للقناة الأساسية (الممر الحلقى الفمي باعتباره أنبوبة متصلة) هى العامل في ظهور الرنين العكسى‏Antiresonances في دالة النقل الخاصة بالصوت الأنفي أو المغن قيد البحث. أى عند ما يتم الاقتران الأنفي بوصفه صندوق رنين إضافي تتغير حالة الترددات الخاصة بالصائت الفمي أصلا حيث تقوى بعض صناديق الرنين ويضعف البعض الآخر بفعل ما يطلق عليه الرنين العكسى أو الأصفارZeros  بإزاء الأقطاب ‏Poles في النظام الرنينى المعقد.

ويشرح لنا .  (1970 : 67Malmberg Bronahan ) طبيعة هذه العملية :

«ومن أنواع تعديل الرنين الصادر من الممر الصوتي نذكر التغنين، وهو إضافة الرنين الذى يتم في المنطقة الحلقية الأنفية إلى الرنين الصادر من تجاويف الممر الصوتي عن طريق خفض اللهاة.

وينتج عن هذا الأثر الفيزيائيمن الإضافة تغييرات عديدة أولها زيادة عدد الرنينات والرنينات العكسية في الممر الصوتي. وتعتمد شدة وتردد هذه الرنينات الإضافية بالدرجة الأولى على عاملين.

1- خصائص الأشكال المتنوعة للرنين الذى يتم في الممر الفمي.

2- مقدار القرب بين الممرين الأنفي والفمي عند انضمامهما.

ويعتمد العامل الثاني عموما على سعة الفتحة المؤدية إلى الممر الأنفي.

وما دامت هذه العوامل تتنوع، وبخاصة العامل الأول الذى يختلف باختلاف كل صوت، فليس بالإمكان أن نجد ملمحا بسيطا في الطيف الصوتي يرتبط دائما بوجود التغنين. وما يحدث عادة في التغنين هو توهين في شدة المكون، وظهور لمكونات أخرى إضافية، أحدها يتكون في 200- 300 ذ/ ث، وآخر عند 1000 ذ/ ث».

فيعمل تدخل التجويف الأنفي إذن على تبديل وتعديل الطيف الأساسي للصائت، والفارق بين الطيف المعدل والطيف الأساسي غير المعدل هو مناط الإدراك والتمييز بين الصائت الفمي والصائت الأنفي، أي بين الصائت الصادر من الممر الفمي فقط وهو نفس الصائت عند ما يصدر من كلا الممرين : الفمي والأنفي.

وفي الصور الطيفية للأصوات المغنة نجد أنه في المناطق (الترددات) التي توجد فيها الأصفار (الانعدام) تتلاشى مضاعفات التردد (التوافقيات) أو تنعدم تماما بالمقارنة بمثيلاتها غير المغنة كما هو واضح في الرسمين الطيفيين الآتيين :

ونلاحظ أيضا زيادة في توسعة حزمة الترددات ‏Frequency Bandwidth وانخفاضا في شدة المكونات مثلما نجد في الصور الطيفية في الأشكال (4)، (5)، (6).

و قد عقد فانط Fant دراسة مطولة خاصة بظاهرة التغنين في كتابه : «النظرية الأكوستيكية لإصدار الظلام ‏Acoustic Theoryof Speech Production على الرغم من أنه نشر هذا الكتاب عام 1960 م ما زال إلى الآن أوفي وأدق مرجع لدرس هذه الظاهرة أكوستيكيا. وعليه عول كثير من العلماء والباحثين كثيرا من الأفكار الهامة حتى وإن اختلف البعض معه. وفي هذا الصدد يقول فانط في كتابه المذكور ص 147 : «واختصارا ، يمكننا القول بأن الأصوات الأنفية لها مكونات ثابتة إلى حد بعيد، تعتمد أساسا على الممر الأنفي والحلق».

وتظهر هذه المكونات عند ما تقارب الترددات التالية : 250 ذ/ ث، 1000 ذ/ ث، 2000 ذ/ ث، 3000 ذ/ ث، 4000 ذ/ ث. وتسود درجة من شدة المكون المنخفض. ولاقتران هذه الشدة المنخفضة بالتردد العالي، فقد يرتفع المكون أو ينخفض في موقعه، وذلك حين يتم تقلص الحلق كما هو الحال في الأنفيات المنطوقة مع صوائت خلفية. كما أنه ثمة مكونات تعتمد على التجاويف الفمية لكنها ضعيفة واهنة بسبب تماسها لمناطق الصفر. ولذا فإن طيف الغنة يحتوى على مكون صائتي ثان أكثر انخفاضا لأنه في ذاته استمرار لتردد المكون الثاني لصوت مجاور وفي نفس مكانه هذا إذا تم إصدار الصوت عن طريق ممر فمي لا يعوقه عائق. إلا أن فتح الغلق الفمي يتسبب في تنقل جذري لمناطق الصفر، ومن ثم تزايد مفاجئ في شدة المكون الثاني فحسب. ويصدق ذلك أيضا على المكونات ذات الترددات العالية، وخير مثال لذلك هو المكون الثالث».

وينتج الاتساع في حزمة الترددات عن الخمد Damping أى فقد في طاقة الرنين حيث يؤدى ذلك إلى خفض في الشدة.

ويوضح شكل (7) مظهر الاتساع في حزمة الترددات الذى ينتج عن عملية الخمد. ويشير الخط الأسود المتصل إلى شدة الصوت قبل الخمد، أما الخط المنقوط فيشير إلى الصوت بعد خمده :

و قد تشمل ظاهرة الإدغام بغنة علاقة الواو والياء بالنون.

ففي هذه الحالة ينصهر صوت النون في الياء أو الواو وتبقى سمة النون غالبة، ألا وهي الغنة. وتلقى كلمات ابن جنى ضوءا على هذه الظاهرة حين يقول :

«إن للنون شبها بحروف اللين قويا لأشياء :

منها : أن الغنة التي في النون كاللين الذى في حروف اللين.

و منها اجتماعهما في الزيادة معهن ومعاقبتهما لهن في الموضع الواحد من المثال الواحد نحو : شرنبث وشرابث، وجرنفس وجرافس ... إلخ».

ثم يقول بعد ذلك في ص 441 :

«و من حذاق أصحابنا من يذهب إلى أن النون في صنعاني وبهراني إنما هي بدل من الواو التي تبدل في همزة التأنيث في النسب، وأن الأصل صنعاوي وبهراوى ....

كما أبدلت الواو من النون في قولك : «من وافد،». (سر صناعة الإعراب ج 2 ص 438- 439).

ويؤيد قول ابن جنى بحوث أكوستيكية وتجارب صوتية في النواحية الآتية :- 1- مشابهة الأنفيات للياء والواو في السمات الطيفية مثل ظهور بعض المكونات واختفاء البعض الآخر، وانخفاض التردد، وشدة الطاقة حيث يشترك كل من الغنة nasal Murmur واللين ‏glides murmur في شدة الصوت ‏Intensity murmur (031 : 0891 Pickett ) .

2- سهولة إدراك الغنة في الصوائت المنغلقةu /،/i / ولو بأقل فتح بين الممرين الفمي والأنفي (49 : 1968Curtis ).

3- اختصاص النون بالغنة، ويؤيد فانط ذلك بقوله : «يظهر مكون الغنة في النون عند التردد 800 ذ/ ث ، أما في حالة الميم فإنه يكون خافتا» (149 : 1970 Fant).