美国 Scicon R&D 音调分析软件 PitchWorks
PitchWorks 是 Scicon R&D Inc. 面向 Windows 与 Mac 的音调分析软件,以完整版销售,经服务器下载交付(PCPW/IMPW);厂商称其为语调研究的主要工具。 基频由声音文件中以倒谱法和自相关法提取;同时提供 FFT、LPC、强度、语谱图与共振峰跟踪,各窗口光标同步。 最多 10 个层级可用于 TOBI 风格标注,每层标签数量不限且可自定义;层数据可导出为日志文件,窗口画面可保存为图像文件或直接打印;可读取多种格式、任意大小的文件。 用于语调与韵律研究;厂商称其系统用于大学与教学机构。 交付物为下载的程序本身,需用免费账户与序列号注册;升级版(PCPW-UP/IMPW-UP)为选配。
仪器信息
| 品牌 | Scicon R&D |
|---|---|
| 型号 | PitchWorks |
| 分类 | 音调提取软件 |
| 仪器编码 | united-states-scicon-r-and-d-pitch-analysis-software-pitchworks |
| 在售状态 | 在售 |
| 地区来源 | 美国 |
| 更新时间 | 2026-10-10 |
| 研究领域 | 实验语音学与言语科学、语调音系学与韵律研究、社会语音学与方言学、二语韵律习得研究、基于语料库的话语与语用研究 |
技术参数
共 28 条规格记录
| 产品状态 | 在售 |
|---|---|
| 订货号 | PCPW(Windows)、IMPW(Mac OS)(完整版) |
| 订货号 | PCPW-UP(Windows)、IMPW-UP(Mac OS)(升级版本) |
| 软件版本 | 2005(PC 版与 Mac 版) |
| 音高提取方法 | Cepstral、Autocorrelation 两种 |
| FFT 分析功能 | 支持 |
| LPC 分析功能 | 支持 |
| 频谱图分析功能 | 支持 |
| 共振峰跟踪功能 | 支持 |
| 强度分析功能 | 支持 |
| 同步光标功能 | 支持 |
| 自动数据记录功能 | 支持 |
| 标注层数 | 最多 10 层 |
| 每层标签数量 | virtually unlimited(厂商定性评级) |
| TOBI 标注功能 | 支持 |
| 标签样式设置功能 | 支持不同字体、颜色与尺寸 |
| 标签排序功能 | 支持按层、标签或时间排序 |
| 标签信息导出功能 | 支持导出为日志文件 |
| 可读取文件格式 | 支持多种文件类型 |
| 可读取文件大小限制 | 不限 |
| 多通道 WAV 文件读取功能 | 支持(Mac 版 1712 及以上安装包) |
| 窗口图像保存格式 | bitmap(PC)、PICT(Mac) |
| 直接打印功能 | 支持,每个窗口均可直接打印 |
| 操作系统兼容性 | Windows 2K/XP、Mac OS X |
| 操作系统兼容性 | Mac OS X Snow Leopard 及以上(Mac 版 1208 安装包) |
| 跨平台文件互换性 | PC 版与 Mac 版文件可互换 |
| 跨平台界面一致性 | PC 版与 Mac 版界面外观与操作感一致 |
| 加密狗版本兼容性 | 不兼容(Mac 版 1208 安装包) |
实验方法
研究方向:言语信号基频(F0)提取与音高曲线生成、ToBI / K-ToBI 声调与边界指数的多层次韵律标注、疑问句核心调型分类及其语用解读、元音固有基频及其方言与族群变体差异、音长型语言中元音时长与音高重音的交互作用、二语语音中重音短语与语调短语的实现
基于 PitchWorks 的音高曲线提取与 ToBI/K-ToBI 韵律标注实验
方法说明:该实验方法以 PitchWorks 作为音高(基频)提取与韵律标注的核心工具:先按研究目的设计朗读句表或从自然会话语料库中抽取目标句,再把音频调入 PitchWorks,由其倒谱法或自相关法生成逐帧音高曲线,并在与波形、音节切分对齐的多层标注层上,按 ToBI(美国英语)或 K-ToBI(首尔韩国语)规范标出音高重音、短语调、边界调以及重音短语(AP)、语调短语(IP)等韵律层级;随后在目标音节上读取 f0 数值,统计各类核心调型、韵律边界的出现频次,并与语用功能或二语水平等变量交叉比较。Jun 与 Oh 用该方法比较不同熟练度美国英语学习者对韩国语语调结构的习得,Hedberg 等人用该方法对 200 个自然会话特指疑问句做调型与语用功能的对应分析。
实验仪器:PitchWorks 音高提取与语调标注软件 PitchWorks v8.9.5.5;Praat 语音分析软件 v4.4.04;GoldWave 音频编辑软件
实验步骤
- 语料设计与获取
说明:或按变量设计朗读句表(如改变词内音节数、AP 首音段的清浊送气性质、句法结构与 wh 词功能),或从自然会话语料库(如 CallHome、Fisher 英语语料库)中检索并切出目标疑问句。
关键点:句表要覆盖待检验的韵律变量,自然语料则要保证目标句数量足够(如 200 句)且转写可检索,避免只含 wh 词的单词句进入样本。
- 录音与音频切分
说明:在语音实验室由被试按随机顺序多次朗读(如每句读四遍),或用音频工具从长录音中抽取目标片段的 wav 文件。
关键点:朗读语料需控制重复次数与随机化顺序;自然语料需保证切片完整覆盖目标句的前后语境,便于后续语用判读。
- PitchWorks 音高曲线提取
说明:将音频载入 PitchWorks,由软件生成与波形同屏对齐的逐帧 f0 轨迹,必要时与 Praat 等软件的分析结果互相对照。
关键点:需检查并剔除倍频、半频等跟踪错误;音高显示范围应按男女声分别设置,保证调型形状真实可辨。
- ToBI / K-ToBI 多层标注
说明:在 PitchWorks 的多层标注层上标出音高重音(如 H*、L+H*、L*)、短语调与边界调(如 L-、H*LL%、LH%),韩国语则标出 AP 内部 THLH 调型与 IP 边界调。
关键点:标注须由两名以上标注者独立完成并核对一致性;先做纯语音标注、后做语义语用分类,避免语用判断污染韵律标注。
- f0 测点读取与统计
说明:在目标音节中点等固定测点读取 f0 数值,并统计各被试 AP/IP 数量、各核心调型频次,与语用功能或二语水平做列联比较。
关键点:测点位置必须在所有样本中保持一致;统计时区分同一调型的降阶变体(如 H*LL% 与 !H*LL%)再合并计数。
实验数据
逐帧基频(f0)轨迹数据
数据来源:PitchWorks 对每句录音提取的音高曲线,读取目标音节中点的 f0 值
实验样本:韩国语主语短语 mina sonsengnimun 的 f0 轨迹:母语者呈 LHLH 型,初级学习者则切分为两个各含一个词的 AP
数据呈现:波形、语图与音高曲线同屏叠加,并在下方标注层对齐显示调型标签
韵律层级计数数据(AP 数与 IP 数)
数据来源:依据 K-ToBI 标注结果统计每位被试句中出现的重音短语与语调短语数量
实验样本:Native 1 为 179 个 AP、2 个 IP;Advanced 为 197 个 AP、65 个 IP;Beginner 为 251 个 AP、116 个 IP
数据呈现:以被试为行、AP/IP 数为列的统计表
核心调型频次与语用功能对应数据
数据来源:对 200 个自然会话特指疑问句的 ToBI 核心调型标注与十一类语用功能分类
实验样本:High Fall(H*LL% 64 次、!H*LL% 34 次)合计 98 次,占 49%;Rise Fall 合计 50 次,占 25%
数据呈现:调型—频次表以及调型与语用功能的二维列联表
元音固有基频(If0)测量与 PitchWorks 交叉校验实验
方法说明:该实验方法用于测量高元音与低元音之间的固有基频差(If0 difference),并考察这一差值是否随方言、族群变体而变化。被试朗读 hVd 框架中的孤立词表,录音经降采样与低通滤波后,先用 MATLAB 的自相关法逐窗计算 f0 轨迹,再把结果与 TF32、PitchWorks 用自相关法生成的 f0 轨迹逐条比对,对跟踪错误做人工校正;在元音时长 35% 处读取 f0,并在同一时间点用 LPC 提取 F1,最后以线性混合效应模型检验社群因素对 f0、F1 及其差值的影响。PitchWorks 在此处承担独立的第二套音高提取与可靠性核验工具的角色。
实验仪器:PitchWorks 音高提取软件 PitchWorks;TF32 时频分析软件 TF32;MATLAB 科学计算软件;SPSS 统计分析软件 v25;数字语音录音系统
实验步骤
- 被试筛选与分组
说明:在两个地理上相隔约 300 英里的非裔美国英语社群(北卡罗来纳州西部山区与东部沿海)招募中年女性被试,排除嗓音沙哑、感冒、吸烟等影响 f0 测量准确性的发音人。
关键点:控制性别与年龄段以排除生理性 f0 差异;最终纳入 19 人(西部 8 人、东部 11 人),全部为终身居住当地的居民。
- 词表朗读与录音数字化
说明:被试按计算机随机呈现的提示逐个朗读 hVd 框架中的 14 个元音孤立词,每词读 3 遍;录音以 44.1 kHz 采样率、16 位量化数字化。
关键点:孤立词形式可避免连续语流中的协同发音与语调影响;每词三次重复以便取稳定值。
- 信号预处理
说明:将选定词例降采样至 11.025 kHz 并以 1 kHz 低通滤波,随后人工标定元音起止边界。
关键点:低通滤波可抑制高频成分对自相关基频跟踪的干扰;元音边界需人工核定而非自动切分。
- f0 轨迹计算与 PitchWorks 交叉校验
说明:用 MATLAB 以 16 ms 窗、50% 重叠的自相关法计算 f0 轨迹,再与 TF32 和 PitchWorks 自相关法输出的 f0 轨迹比对,必要时人工校正,并对全部词例做可靠性复核。
关键点:三套工具交叉比对是消除倍频/半频跟踪错误的关键;所有词例都要做可靠性检查而非抽样检查。
- 测点提取与统计建模
说明:在元音时长 35% 处读取 f0,并在同一时间点用 LPC(起始 14 个系数,按发音人调整带宽与系数个数)提取 F1;在 SPSS v25 中做线性混合效应分析,社群为固定效应、被试为随机效应。
关键点:取 35% 而非中点,是为在 f0 下降之前测量;f0 与 F1 均不做跨被试归一化,以便与已发表数据直接比较。
实验数据
元音基频 f0 数据(Hz)
数据来源:MATLAB 自相关法生成、经 TF32 与 PitchWorks 交叉校验并人工校正后的 f0 轨迹,在元音 35% 时长点读数
实验样本:东部沿海社群 /u/ 约 222 Hz、/a/ 约 196 Hz;西部山区社群两元音的 f0 均低约 23 Hz
数据呈现:箱线图显示组内中位数与四分位距,均值误差棒图显示 f0 与 F1 的对应关系
第一共振峰 F1 数据(Hz)
数据来源:在与 f0 相同时间点由 LPC 谱提取的 F1 值
实验样本:西部山区 /u/–/a/ 的 F1 差为 593 Hz,东部沿海为 617 Hz
数据呈现:与 f0 并列的箱线图及 F1–f0 关系图
固有基频差(If0 difference)数据
数据来源:同一发音人 /u/ 与 /a/ 的 f0 之差
实验样本:两个社群的 If0 差均约为 30 Hz,社群效应不显著(χ²(1)=0.009,p=.920)
数据呈现:组间差值分布箱线图
基于 PitchWorks 数字化的元音时长与音高降幅测量实验
方法说明:该实验方法用 PitchWorks 完成模拟录音的数字化与后续声学测量,考察音长型语言中时长与音高两种声学线索如何共同标记音系对立。日语长短元音最小对立对句在快、中、慢三种语速下由东京方言母语者朗读,经卡式录音机采集后由 PitchWorks 以 11025 Hz 采样率数字化;在数字化文件上人工标定元音起止(依据第二及更高共振峰并辅以听辨),测量元音时长,并把目标元音内最高 F0 与其后一个音拍最低 F0 之差定义为音高降幅(pitch fall),最后以语速与元音类型为自变量做重复测量两因素方差分析。实验分别针对带重音与不带重音的长元音进行,用以检验音高线索缺失时说话人是否加大时长对比。
实验仪器:PitchWorks 语音数字化与音高分析软件 PitchWorks;卡式磁带录音机 TCR522;录音麦克风
实验步骤
- 最小对立对语料设计
说明:针对日语五个元音各设计 3 至 5 组长短元音最小对立句(实验一为带重音元音),实验二改用 18 组最小及近似最小对立词加 9 个含非重音长元音的词,置于载体句中朗读。
关键点:长短元音须处于相同音段与韵律环境,避免短语末延长等因素混入时长差异。
- 多语速朗读与录音
说明:四名东京方言母语者(两女两男)在隔音录音室内按各自确定的快、中、慢三种语速朗读句子,并被要求句中不插入停顿;录音使用 TANBERG TCR522 卡式录音机经麦克风采集。
关键点:语速由每位发音人自行确定以保证自然度;分析只取快速与慢速两档数据以拉开语速对比。
- PitchWorks 数字化
说明:将磁带录音通过 PitchWorks 以 11025 Hz 采样率数字化,形成用于测量的声学文件。
关键点:统一采样率保证各发音人、各语速数据在同一时间分辨率下可比;数字化后同屏显示波形、语图与音高曲线便于切分。
- 元音切分与参数测量
说明:依据第二及更高共振峰的出现与消失并结合听辨确定元音起止点,测量元音时长;音高降幅取目标元音内最高 F0 与随后音拍最低 F0 之差。
关键点:切分标准须统一且可听辨复核;音高降幅的两个测点分别落在目标元音与其后音拍,不能跨越到更远的音节。
- 统计分析
说明:以语速(快/慢)与元音类型(长/短)为自变量,对元音时长与音高降幅分别做重复测量两因素方差分析,并将实验一与实验二结果合并比较长短比值。
关键点:因同一发音人多次测量,须使用重复测量设计;关注语速与元音类型的交互效应以判断线索补偿。
实验数据
元音时长数据(ms)
数据来源:在 PitchWorks 数字化文件上依据共振峰与听辨切分得到的元音起止时间
实验样本:带重音元音快速语速下长元音 119.194 ms、短元音 72.104 ms(比值 1.65:1.00),慢速语速下为 176.988 ms 与 100.167 ms(比值 1.77:1.00)
数据呈现:按语速与元音类型交叉排列的均值与比值表
音高降幅数据(Hz)
数据来源:目标元音内最高 F0 与其后音拍最低 F0 的差值,取自数字化文件的音高曲线
实验样本:快速语速下长元音 82.433 Hz、短元音 61.573 Hz(比值 1.34:1.00);慢速语速下为 96.332 Hz 与 68.329 Hz(比值 1.41:1.00)
数据呈现:音高曲线上以箭头标出降幅测点的示意图,配合均值比值表
带重音与不带重音元音的长短时长比值数据
数据来源:实验一(带重音)与实验二(不带重音)测量结果的合并比较
实验样本:快速语速下带重音为 1.65:1.00、不带重音为 1.93:1.00;慢速语速下带重音为 1.77:1.00、不带重音为 2.42:1.00
数据呈现:两实验结果并置的对照表,突出不带重音条件下的比值
主要部件
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使用资料与操作视频
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