语音是言语交际的物质载体,人类很早就开始研究语音了,拼音文字的创制就是人类早期语音研究的成果。近年来,随着语言学研究逐步科学化,共时的语音研究成为最接近理工科的语言学分支,一方面,对现实的语音研究不但需要仪器设备的支撑,而且需要语言学、生理学、物理学、心理学、社会学以及数学等学科的知识,另一方面,语音研究的成果除了可以应用于语言研究,还广泛应用到教学、医疗、人工智能等领域。本文以元音为研究对象,在语音系统观的基础上,探讨了元音在心理层面的感知模式的计算问题,从实践上解决了元音共振峰的个体差异问题,为元音方面的语音调查、语音演变等研究奠定了基础。本文在第一章做了语音学领域的元音研究综述,这部分内容整理了元音的发音语音学研究、声学语音学研究、听觉语音学研究以及实验研究的有关内容,针对前人的概念提出了自己的理解。本文在第二章成功构建了语音系统,认为语音系统是一个三层的结构,语音系统的底层是物质性的语音,语音系统的中间层是心理性的语音,语音系统的上层是社会性的语音。语音系统的中枢环节是心理层,在这一层上实现了将物理参数差别很大的物质语音单位(音子)转化为没有差别的心理语音单位(音素)。本文在第三章重点讨论了元音系统的实验和计算研究的方法问题。提出了多发音人元音共振峰数据的标准化解决方案。标准化算法的语言学基础是本文前面构建的元音系统,标准化算法的数学基础是矩阵理论,算法原理采用K-L变换。这部分不但提供了计算的过程,还讨论了算法的优点和应用实例。本文在第四章以上海方言的元音为研究对象,利用本文提出的标准化算法,研究了上海方言的元音新派跟老派的差异,通过对20岁组和60岁组发音人元音第一共振峰和第二共振峰的比较研究发现在172个考察项中有16个考察项发生了改变,并进一步得出上海方言元音每一年的变化率为0.23%。