New User Special Price Expires in

Let's log you in.

Sign in with Facebook


Don't have a StudySoup account? Create one here!


Create a StudySoup account

Be part of our community, it's free to join!

Sign up with Facebook


Create your account
By creating an account you agree to StudySoup's terms and conditions and privacy policy

Already have a StudySoup account? Login here

Speech Science Week Three

by: Freya Kniaz

Speech Science Week Three SLP5120

Freya Kniaz

Preview These Notes for FREE

Get a free preview of these Notes, just enter your email below.

Unlock Preview
Unlock Preview

Preview these materials now for free

Why put in your email? Get access to more of this material and other relevant free materials for your school

View Preview

About this Document

These notes outline Chapters one and two of the textbook. It discusses the physics of sounds and how they are applied to speech-language pathology concepts.
Speech Science
Li Hsieh
Class Notes
speech, Science, Physics, WSU, Hsieh
25 ?




Popular in Speech Science

Popular in Linguistics and Speech Pathology

This 6 page Class Notes was uploaded by Freya Kniaz on Sunday September 18, 2016. The Class Notes belongs to SLP5120 at Wayne State University taught by Li Hsieh in Fall 2016. Since its upload, it has received 8 views. For similar materials see Speech Science in Linguistics and Speech Pathology at Wayne State University.

Popular in Linguistics and Speech Pathology


Reviews for Speech Science Week Three


Report this Material


What is Karma?


Karma is the currency of StudySoup.

You can buy or earn more Karma at anytime and redeem it for class notes, study guides, flashcards, and more!

Date Created: 09/18/16
Speech Science Week Three    Chapter One: The Nature of Sound  I. Introduction  A. Speaking requires multiple levels of perception, cognition, and neuromotor  function.  B. Acoustics: branch of physics that deals with the production, control, transmission,  reception, and effects of sound.   C. Bioacoustics: combination of biology and acoustics in the study of sound  production and perception in animals (including humans)  D. Speech i​s a p ​ hysical phenomenon  II. Basic Physics Concepts  A. Mass (g or kg): amount of matter in an object  B. Force (newton): any influence that causes an object to undergo a change in  speed, direction, or shape; mass x force = acceleration  C. Weight (newton): force of gravity on an object  D. Volume (liter): quantity of three­dimensional space occupied  E. Density (g/cm3): mass per unit of volume  F. Speed (m/s): distance traveled in a given unit of time  G. Velocity (m/s): distance traveled in a given unit of time in a specific direction  H. Momentum (kg­m/s): mass times velocity of an object during motion  I. Acceleration (a=F/m): change in velocity as a function of time  J. Inertia (g or kg): resistance of an physical object to a change in its state of motion  or rest  K. Elasticity: property of a material that returns it to its original shape after it has  been deformed by an external force (stress)  L. Deformation: change in the shape or size of an object due to an applied force  M. Strain: relative amount of deformation undergone by an object  N. Stiffness: resistance of an elastic body to deformation by an applied force  O. Work: force exerted over a distance (force x distance)  P. Energy: ability to do work  Q. Power: rate of work done or energy used in a period of time (work/time)  R. Pressure: force acting on a specific surface area (force/area)  III. Overview of Sound: sound occurs when a disturbance creates changes in pressure in a  gas, liquid, or solid medium.   IV. Air  A. Brownian motion: due to their thermal energy air molecules constantly move  around in random patterns and at extremely high speeds  B. Pressure that is higher than atmospheric pressure is called positive pressure  while pressure that is lower than atmospheric pressure is negative pressure.   C. Air always moves from an area of high pressure to an area of lower pressure  1. It is the difference is pressure (pressure differential) which causes the air  to flow and creates a driving pressure.  D. Flow: movement of air through a particular area in a certain interval of time  E. Volume velocity: rate of flow  1. Laminar flow: air that flows smoothly with molecules move in a parallel  manner at the same speed  2. Turbulent flow: occurs  when an obstacle in its way disturbs the flow  3. Vowels are produced with laminar flow while fricatives are produced with  turbulent flow  F. There is an inverse relationship between air volume and pressure; there is a  direct relationship between air pressure and density  G. Boyle’s Law: P​ V​ = P​ V​ 1​1​ 2​2  H. See Table 1.3  V. Sound: Changes in Air Pressure  A. Air molecules undergo Brownian motion, creating a relatively steady pressure  called ambient pressure  B. Compression: an area of positive pressure in the wave  C. Rarefaction: an area of negative pressure in the wave  D. Hooke’s law: the restoring force is proportional to the distance of displacement  and acts in the opposite direction  E. Damping: each time the molecules move back and forth around their equilibrium  positions, they do so with slightly less amplitude  F. Sound wave motion is longitudinal   G. Wave front: the outermost of a sphere area of compression around the vibrating  source is followed by an area of rarefaction  H. Inverse square law: the farther the changes in air pressure travel from the  source, the more damped they become because the area of the wave front is  directly proportional to the square of its distance from the source  I. Simple harmonic motion: movement of vibration of the tuning fork and the  movement of the mass/spring system  J. Frequency: number of cycles that occur in one second; measure in Hertz  K. Period: time it takes for one complete cycle to occur; measurement is in seconds  L. Wavelength: distance covered by one complete cycle; measure in meter  M. Amplitude: the maximum displacement from position to rest  N.  Periodic: a wave in which every cycle takes the same amount of time to occur as  every other cycle  O. Aperiodic: a wave in which individual cycles do not take the same amount of  time, it cannot have a specific frequency, like noise  VI. Pure Tones   A. Pure tone: wave with only one frequency and is graphed as a sinusoidal wave  B. Waveform: graph with time on the horizontal axis and amplitude on the vertical  axis  C. See Table 1.10, page 22  VII. Complex Sounds  A. Complex sounds: characterized by waves that consist of two or more frequencies  B. Periodic complex sounds consist of a series of frequencies that are  systematically related to each other  1. Fundamental frequency: lowest frequency of the sound  2. Harmonic frequency: frequencies above the fundamental frequency, they  are whole number multiples of the fundamental frequency  C. All vowel sounds are complex and periodic  D. Fourier analysis: process of identification of the harmonic in a comple periodic  sound  E. Aperiodic complex sounds also consist of two or more frequencies but the  frequencies are not systematically related to each other; rather a broad range of  frequencies make up the sound  F. There are two kind of aperiodic complex sounds, differentiated on the basis of  duration  1. Continuous: sounds that are able to be prolonged  2. Transient: extremely brief in duration  3. Voiceless fricatives are complex continuous aperiodic sounds, voiceless  stops are complex aperiodic transient sounds  G. Line spectrum: shows harmonics; the horizontal axis represent frequency and the  vertical axis represents amplitude  1. Can show whether a sound is a pure tune (has one line) or a complex  sound (more than one line)  2. No used to represent complex aperiodic sounds because these sounds  are characterized by broad bands of frequencies  H. Harmonic content: relationship between the frequencies in the sound and their  respective amplitudes, shown on a line spectrum  I. Continuous spectrum: Envelope of the wave is shown as a horizontal line that is  understood to connect all the component frequencies in the sound  1. Not possible to tell if the sound is continuous or transient  VIII. Sound Absorption, Reflection, Refraction, and Diffraction  A. Incident wave: a sound wave generated by a vibrating source  B. Absorption: damping of a wave, with diminishing changes in air pressure,  boundaries differ in the amount of sound energy they absorb  1. Soft and/or porous surfaces are more absorbent while hard/smooth  surfaces are less absorbent  C. Reflection: some portion of the sound that is not transmitted or absorbed  bounces back from the surface of the boundary and travels in the opposite  direction of the incident wave  D. Refraction: when a wave changes direction because of a local difference of  temperature in the air  1. A temperature difference will cause the wave to refract toward the cooler  air  E. Diffraction: change in direction as a wave passes through an opening or travels  around an obstacle, the longer a wavelength of the sound the more the wave  diffracts.   IX. Constructive and Destructive Interference  A. Interference: incident and reflected waves combining with each other at any  instant in time and space  B. Constructive interference: combination produces greater deviations from normal  Pam​and therefore increased amplitude of the wave  C. Destructive interference: an area of compression of one of the waves combines  at exactly the same time with an area of rarefaction of the other wave, the  amplitude of the resulting wave will be decreased  D. Phase: relative timing of areas of high and low pressure in waves  E. Reverberation: sound lasts slightly longer because of the interference; happens  when a reflected sound wave arrives at one’s ear slightly delayed in time  compared with the arrival of the incident wave at the same point  1. Can be desirable because it can increase the intensity of the sound  reaching a listener  2. However, too much reverberation can interfere with communication by  making the phonemes blend together and become garbled  X. Attributes of Sounds  A. The frequency of a vibrating object depends on its physical characteristics such  as its length, thickness, density, and degree of stiffness or tension  B. The range of frequencies that humans are capable of perceiving is around 20 to  20,000 Hz  1. Subsonic: frequency below range  2. Supersonic: frequency above range  C. The decibel scale is designed to measure sounds in a way that takes into  account their amplitudes and intensities in relation to how the sound is perceived  in terms of loudness  1. It is a logarithmic scale: has the effect of compressing the trillions of  intensities into a scale with far fewer levels  2. It is also a ration scale: it compares the relationship between the  amplitudes and a standard reference sound  a) The standard reference sound has a specific amplitude and a  specific intensity → indicates the softest sound of a particular  frequency that a pair of normal human ears can hear 50% of the  time under ideal conditions  b) The decibel unit is dimensionless unless it is anchored to a  referent  3. Advantages: huge ranges of intensities are condensed, and the  relationship between the decibel scale and absolute values of  pressure/intensity is very similar to physiological function of the human  auditory system  D. Linear scale: scale in which unites are the same distance from each other, and  units can be added or distracted  E. Auditory area: graph that represent frequency along the horizontal axis and  intensity along the vertical axis  F. Threshold of pain: any frequency with an intensity around 130 DB will cause a  sensation of pain  G. Audiogram: way of representing an individual’s hearing by measuring his or her  threshold at selected frequency levels  1. Plotted with frequency on horizontal access and dB on vertical axis   2. Normal hearing is typically better than or equal to 20dB    Chapter Two: Resonance  I. Introduction  A. Resonance: tendency of a system to vibrate with greatest amplitude in response  to a frequency that matches or comes close to its own natural frequency  B. Natural frequency: frequency at which an object vibrates freely and is determined  by the object’s length, density, tension, and stiffness  C. Forced vibration is the basis of resonance  D. Example: Figure 2.1, page 47  1. Tuning fork one supplies the applied or driving frequency  2. Tuning fork two is the resonator  E. Resonant frequency: frequency at which the resonance occurs  II. Acoustic Resonance  A. Acoustic resonance occurs when an air­filled container or cavity is forced to  vibrate by an applied frequency or frequencies  B. Resonance within a tube occurs in such a way that some points along the wave  vibrate with minimum amplitude (called nodes) and others vibrate with maximum  amplitudes (called antinodes)  C. Half­wave resonator: the areas of greatest pressure always occur somewhere  within the tube but never at the ends  D. Quarter­wave resonator: tube that is open at one end and closed at the other  (only one quarter of a wavelength can fit into the tube at any specific time  E. Standing wave: the incident and reflected waves are identical and travel in  opposite directions, so their areas of positive and negative pressure occur at the  same time and location within the tube; wave therefore gives the appearance of  being stationary  F. Bandwidth: the range of frequencies that a resonator will respond to   G. Narrowly tuned resonator: responds slowly to the driving frequencies  H. Broadly tuned resonator: responds quickly to the applied frequencies, but the  vibrations will also fade more quickly, it is heavily damped, common in hearing  applications  I. Cut­off frequency: defined as the point where the intensity transmission is  reduced by one half, at which point the resonant system is considered to be  unresponsive  1. 3 dB down point/half­power points  J. Resonance curve: graph that shows the way in which the resonator vibrates in  response to any applied frequency   1. Center frequency: resonant frequency  2. Upper cutoff frequency: frequency above center frequency at which there  is 3 dB less of response of the resonator  3. Passband: the frequencies between center frequency and upper cutoff  frequency  4. Attenuation rate:the rate at which the resonator’s amplitude of response is  attenuated  K. Low­pass filter responds to acoustic energy below a specific upper cutoff  frequency  L. High­pass filter responds to acoustic energy above a designated lower cutoff  frequency  M. Band­pass filter passes energy in a particular range of frequencies between  center frequency and upper cutoff frequency  N. Band­stop filter attenuates frequencies within a particular range  III. Vocal Tract Resonance  A. The vocal tract is a tube filled with air and therefore an acoustic resonator  B. The vocal tract can be thought of as a tube that is closed at one end (glottis) and  open at the other (lips) → quarter wave resonator  C. Each separate container of the vocal tract has its own resonating frequency  therefore it is a variable resonator  D. Formants: resonant frequencies of the vocal tract  E. Like all complex periodic sounds, the glottal sound has a specific formant zero  and harmonic that are whole number multiples of the fundamental  1. Human sounds always have the same formant zero  F. Read Source­Filter Theory section on page 61  G. The vocal tract must change its shape in order to change resonance  characteristics: length, location of construction, and degree of constriction  H. The longer the resonator, the lower its RFs and vice versa  I. The output spectrum of each vowel is different because different harmonic in the  glottal source have been amplified or attenuated, depending on how to vocal tract  resonances have changed  J. There is an inverse relationship between formant one frequency and tongue  height: the higher the tongue position, the lower the formant one frequency  K. Formant two is related to the length of the oral cavity ­ that is, the space in front  of the tongue construction for the vowel   L. Formant 1 and Formant 2 plots on page 67 


Buy Material

Are you sure you want to buy this material for

25 Karma

Buy Material

BOOM! Enjoy Your Free Notes!

We've added these Notes to your profile, click here to view them now.


You're already Subscribed!

Looks like you've already subscribed to StudySoup, you won't need to purchase another subscription to get this material. To access this material simply click 'View Full Document'

Why people love StudySoup

Jim McGreen Ohio University

"Knowing I can count on the Elite Notetaker in my class allows me to focus on what the professor is saying instead of just scribbling notes the whole time and falling behind."

Kyle Maynard Purdue

"When you're taking detailed notes and trying to help everyone else out in the class, it really helps you learn and understand the I made $280 on my first study guide!"

Bentley McCaw University of Florida

"I was shooting for a perfect 4.0 GPA this semester. Having StudySoup as a study aid was critical to helping me achieve my goal...and I nailed it!"

Parker Thompson 500 Startups

"It's a great way for students to improve their educational experience and it seemed like a product that everybody wants, so all the people participating are winning."

Become an Elite Notetaker and start selling your notes online!

Refund Policy


All subscriptions to StudySoup are paid in full at the time of subscribing. To change your credit card information or to cancel your subscription, go to "Edit Settings". All credit card information will be available there. If you should decide to cancel your subscription, it will continue to be valid until the next payment period, as all payments for the current period were made in advance. For special circumstances, please email


StudySoup has more than 1 million course-specific study resources to help students study smarter. If you’re having trouble finding what you’re looking for, our customer support team can help you find what you need! Feel free to contact them here:

Recurring Subscriptions: If you have canceled your recurring subscription on the day of renewal and have not downloaded any documents, you may request a refund by submitting an email to

Satisfaction Guarantee: If you’re not satisfied with your subscription, you can contact us for further help. Contact must be made within 3 business days of your subscription purchase and your refund request will be subject for review.

Please Note: Refunds can never be provided more than 30 days after the initial purchase date regardless of your activity on the site.