Ακουστική φωνητική μελέτη της παραγωγής και αναγνώρισης των φωνηέντων σε βαρήκοα άτομα

Abstract

Aim: To investigate the major acoustic characteristics of vowels produced by Greeks with normal hearing and mild, moderate or severe hearing loss. To investigate difficulties on recognition of vowels (by the same persons) using a speech test based on synthetic vowels. Subjects: 102 persons aged 9 to 81 (53 of which male) were recruited. 23 among them had normal hearing and the rest were allocated to one of 7 groups according to the etiology of their hearing loss (presbycusis - noise induced - toxic induced - presbycusis combined with noise induced - sudden hearing loss - sensorineural hearing loss due to various or multiple causes and conductive or mixed hearing loss). Additionally, persons with hearing loss were divided in 6 categories corresponding to the severity of their loss (from mild to profound). Hearing status in the better ear was used as criterion for enlistment in a category regarding voice analysis or free field audiologic tests. Methods: All participants received a complete ENT examination and audiologic evaluation, including a pure tone audiogram and the recognition test for Greek bisyllabic words (a supratreshold word discrimination test). Subjects’ voices were recorded while reading a sentence containing (in multiple) all five vowels of modern Greek language and (2 times) a five synthetic word list of the /pvs/type. Fundamental frequency, F1 and F2 formants were calculated for all vowels and each person’s productive vowel space was mapped (in Hz and Bark scale). Afterwards, vowel space area, position of its centre (distance from the beginning of the axes) and dispersion of the various utterances of each vowel were computed. Statistics and comparisons between groups and categories were performed separately for male and female speakers. For the vowel recognition part, all subjects listened to a set of 151 synthetic vowels (Hawks & Fourakis 1995). These had been identified by normal Greek listeners as close approximations of real modern Greek vowels (Fourakis et al 1997-2001). A special test was developed (presented by computer, usually at free field conditions) which required by listeners either to identify each synthetic vowel with one of Greek language, or to “locate” it at an intermediate position on Greek vowel space (e.g. between [a] and [e]). Success of recognition was calculated using the distance on vowel space between the point suggested by the listener and the actual position of the synthetic vowel (using the F1 and F2 coordinate system). Listener’s performance was estimated by comparison with respective results of the 20 best persons with normal hearing. Results and conclusions: None of the participants presented an acoustically perceivable distortion of voice and speech. Taking into account hearing at the best ear, only 3 persons suffered from severe hearing loss, the others having only mild to moderate loss. Compared to male, the female productive vowel space was found wider, with grater dispersion and positioned at higher frequencies. No significant differences (regarding the previous characteristics) were observed either (a) between normals versus the various etiology groups and severity categories or (b) between groups and categories themselves. The final conclusion is that Greek people with mild to moderate hearing loss did not present remarkable distortions in vowel production. Considering recognition of synthetic vowels, a strong correlation between performance in the above mentioned special test and word discrimination score was found. A weak correlation was found between the special test and severity category or pure tone averages. Front vowels [i] and [e] were identified significantly easier and [u] was significantly more difficult. The 4 categories with the worst hearing had significantly lower scores than people with normal hearing. There were no important differences between etiology groups and normals.

Σκοπός: Μελέτη των βασικών ακουστικών χαρακτηριστικών των φωνηέντων που παράγονται από Έλληνες με φυσιολογική ακοή και ελαφρού, μέτριου ή σοβαρού βαθμού βαρηκοΐα. Μελέτη των διαταραχών αναγνώρισης των φωνηέντων (από τα ίδια άτομα) με τη χρήση ομιλητικής δοκιμασίας βασισμένης σε συνθετικά φωνήεντα. Υλικό: Συμμετείχαν 102 άτομα ηλικίας από 9 έως 81 ετών, από τα οποία τα 53 ήταν άνδρες. Τα 23 άτομα είχαν φυσιολογική ακοή και τα υπόλοιπα χωρίσθηκαν σε 7 ομάδες ανάλογα με την αιτιολογία της βαρηκοΐας (πρεσβυακουσία - θορυβογενής - ωτοτοξική - συνδυασμός πρεσβυακουσίας με θορυβογενή - αιφνίδια βαρηκοΐα - βαρηκοΐα αντιλήψεως οφειλόμενη σε διάφορα ή πολλαπλά αίτια και βαρηκοΐα αγωγιμότητας ή μικτή). Επίσης, οι βαρήκοοι χωρίσθηκαν σε 6 κατηγορίες ανάλογα με τη σοβαρότητα της πάθησής τους, οι οποίες αντιστοιχούν σε ελαφρού ως σοβαρού βαθμού βαρηκοΐα. Η κατάταξη σε κατηγορίες όσον αφορά στη μελέτη των χαρακτηριστικών της φωνής και τις δοκιμασίες ελευθέρου πεδίου έγινε με βάση την ακοή στο καλύτερο αυτί. Μέθοδος: Έγινε πλήρης κλινικός ΩΡΛ και ακουολογικός έλεγχος σε όλους τους συμμετέχοντες, συμπεριλαμβανομένου τονικού ακουογράμματος και της Ομιλητικής δοκιμασίας αναγνώρισης ελληνικών δισύλλαβων λέξεων (η οποία είναι υπερουδική δοκιμασία διακριτικής ικανότητας και αποδίδει ποσοστό επιτυχούς αναγνώρισης λέξεων-WDS). Ηχογραφήθηκε η φωνή όλων των εξεταζομένων κατά την εκφώνηση (α) μιας φράσης που περιλάμβανε (πάνω από μία φορά) και τα πέντε φωνήεντα της ελληνικής γλώσσας και επίσης, (δύο φορές) σειράς πέντε μονοσύλλαβων λέξεων του τύπου /pvs/ (όπου /v/ φωνήεν) Κατόπιν, για κάθε φωνήεν βρέθηκε η θεμελιώδης και οι δύο πρώτοι διαμορφωτές και σχηματίσθηκε ο χώρος παραγωγής των φωνηέντων από το συγκεκριμένο άτομο σε Hz και Bark. Υπολογίσθηκε το εμβαδόν του χώρου, η απόσταση του κέντρου του από την αρχή των αξόνων (F1 και F2) και η διασπορά των θέσεων εκφώνησης του κάθε φωνήεντος. Η στατιστική επεξεργασία και οι συγκρίσεις μεταξύ των ομάδων και κατηγοριών έγιναν ξεχωριστά για άνδρες και γυναίκες. Για την αναγνώριση των φωνηέντων χρησιμοποιήθηκαν 151 συνθετικά φωνήεντα, τα οποία Έλληνες φυσιολογικοί ακροατές είχαν αναγνωρίσει ως αρκετά όμοια με τα πραγματικά φωνήεντα της ελληνικής γλώσσας (Hawks & Fourakis 1995 και Φουράκης κ.α. 1997-2001). Δημιουργήθηκε ειδική δοκιμασία (η οποία διεξαγόταν μέσω υπολογιστή και συνήθως σε ελεύθερο πεδίο) στην οποία ο εξεταζόμενος ταύτιζε το συνθετικό φωνήεν που άκουσε με κάποιο από τα πραγματικά φωνήεντα της νεοελληνικής γλώσσας ή το «τοποθετούσε» σε κάποια ενδιάμεση θέση (π.χ. μεταξύ [a] και [e]). Η ακρίβεια της αναγνώρισης υπολογιζόταν με βάση την απόσταση της θέσης στο χώρο των φωνηέντων του σημείου που υπέδειξε ο εξεταζόμενος από το πραγματικό σημείο (συντεταγμένες F1 και F2) στο οποίο βρισκόταν «εκ κατασκευής» το συνθετικό φωνήεν. Οι επιδόσεις του εξεταζομένου συγκρινόταν με αυτές των 20 καλύτερων από τα άτομα με φυσιολογική ακοή. Αποτελέσματα και συμπεράσματα: Κανένα από τα άτομα που συμμετείχαν στη μελέτη δεν παρουσίαζε ακουστικά αντιληπτή αλλοίωση της φωνής και ομιλίας. Όμως, με βάση την ακοή στο καλύτερο αυτί, μόνο τρία άτομα έπασχαν από σοβαρού βαθμού βαρηκοΐα, ενώ τα υπόλοιπα έπασχαν από βαρηκοΐα μέτριου ως ελαφρού βαθμού. Ο χώρος παραγωγής φωνηέντων των γυναικών - σε σχέση με τον αντίστοιχο των ανδρών, βρέθηκε μετατοπισμένος προς τις υψηλές συχνότητες, με μεγαλύτερη διασπορά και μεγαλύτερη έκταση. Δεν παρατηρήθηκαν αξιόλογες διαφορές (όσον αφορά στο εμβαδόν του χώρου παραγωγής των φωνηέντων, την απόσταση του κέντρου του από την αρχή των αξόνων (F1 και F2) και τη διασπορά των θέσεων εκφώνησης του κάθε φωνήεντος) κατά τη σύγκριση των διαφόρων «ομάδων αιτιολογίας» και «κατηγοριών βαθμού» των βαρηκόων με τις αντίστοιχες παραμέτρους των ατόμων με φυσιολογική ακοή, ούτε μεταξύ των ομάδων και κατηγοριών. Το τελικό συμπέρασμα είναι ότι τα άτομα με βαρηκοΐα ελαφρού - μέτριου βαθμού δεν παρουσίασαν σημαντικές αλλοιώσεις στην παραγωγή των φωνηέντων. Όσον αφορά στην αναγνώριση των συνθετικών φωνηέντων βρέθηκε ότι οι επιδόσεις στη δοκιμασία αυτή παρουσιάζουν ισχυρή συσχέτιση με τις επιδόσεις στην ομιλητική ακουομετρία και ασθενή συσχέτιση με το τονικό ακουόγραμμα και την κατηγορία βαθμού της βαρηκοΐας. Τα εμπρόσθια φωνήεντα [i] και [e] αναγνωρίσθηκαν ευκολότερα και το [u] δυσκολότερα από τα υπόλοιπα. Οι 4 κατηγορίες με τη σοβαρότερη βαρηκοΐα είχαν και σημαντικά κατώτερες επιδόσεις από τα άτομα με φυσιολογική ακοή. Δεν παρατηρήθηκαν αξιόλογες διαφορές μεταξύ των ομάδων αιτιολογίας της βαρηκοΐας και των ατόμων με φυσιολογική ακοή.