【摘要】：第一部分語前聾人工耳蝸植入兒童漢語普通話聲調(diào)感知能力研究 目的 了解以漢語普通話為母語的語前聾人工耳蝸植入兒童在普通話聲調(diào)感知上存在的問題,以及探索影響其聲調(diào)感知能力的潛在因素,為提高這些兒童的聲調(diào)感知能力提供理論基礎(chǔ)。 方法 175名語前聾單側(cè)植入人工耳蝸(Cochlear implant, CI)的兒童和154名年紀(jì)相仿的聽力正常(Normal-hearing, NH)兒童參加了本項(xiàng)研究。依照聲調(diào)平衡原則選取36個(gè)簡易漢字作為測試詞,將這些測試詞編入以MATLAB為運(yùn)行平臺(tái)的測試程序中進(jìn)行隨機(jī)呈現(xiàn)。共設(shè)四個(gè)信噪比條件(安靜、12dB、6dB、OdB),受試兒童依據(jù)自身情況選擇其中的某幾個(gè)或者全部條件進(jìn)行聲調(diào)識(shí)別能力測試。同時(shí)對其結(jié)果與自身因素(實(shí)際年齡、CI植入時(shí)年齡和CI使用時(shí)長)進(jìn)行Pearson相關(guān)分析。 結(jié)果 1.NH組兒童在安靜環(huán)境下的聲調(diào)識(shí)別平均正確率為97.78%,CI組兒童則為77.48%,CI組兒童在安靜環(huán)境下的平均聲調(diào)識(shí)別成績顯著低于NH組(P0.001),且個(gè)體間差異極大,其識(shí)別成績從機(jī)會(huì)水平到100%正確率均有分布。 2.在信噪比為12dB、6dB、OdB測試條件下,NH組和CI組兒童的平均聲調(diào)識(shí)別成績分別為[94.38%,74.22%],[94.47%,67.43%],[92.31%,59.17%],兩組間差異均有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P0.001)。 3.信噪比、聲調(diào)類別(及聲調(diào)配對類型)和聽力情況對聲調(diào)識(shí)別成績的影響均很顯著(P0.001),其中最顯著的因素為聽力情況(其F值為1048.81,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它兩個(gè)因素)。且信噪比和聽力情況,聲調(diào)類別(及聲調(diào)配對類型)與聽力情況之間交互效應(yīng)顯著(P0.001)。 4.信噪比的影響。對于NH組,安靜、6dB信噪比條件下聲調(diào)識(shí)別成績高于OdB信噪比條件,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P0.05),而其余任意兩個(gè)信噪比條件下的聲調(diào)識(shí)別成績無顯著差異。對于CI組,任意兩個(gè)信噪比條件下聲調(diào)識(shí)別成績均有顯著差異,按照聲調(diào)識(shí)別成績從高到低的排列順序?yàn)椋喊察o12dB6dBOdB。 5.聲調(diào)類別的影響。對于NH組,1聲和4聲的識(shí)別成績高于2聲和3聲(P0.05),而1聲、4聲之間,2聲、3聲之間的識(shí)別成績無顯著差異(P0.05)。對于CI組,除了1聲識(shí)別成績高于4聲之外(P0.05),其余聲調(diào)類別識(shí)別成績兩兩之間未見顯著差異(P0.05)。 6.聲調(diào)配對類型的影響。對于NH組,識(shí)別成績1-4配對1-2配對2-3配對(P0.05),其余配對彼此之間未見顯著差異(P0.05)。對于CI組,識(shí)別成績2-3配對最低,與1-2、1-3、1-4配對之間均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P0.05),其余配對彼此之間未見顯著差異(P0.05)。 7.聲調(diào)識(shí)別錯(cuò)誤類型分析。對于NH組,在任何一個(gè)信噪比條件下,2聲和3聲之間總是最易混淆,且其中最易出現(xiàn)的錯(cuò)誤為將3聲感知成2聲。對于CI組,其錯(cuò)誤類型受信噪比影響較大,各種類型錯(cuò)誤概率均較大,總的來說,3聲總是最易被感知成2聲。 8.相關(guān)分析。對于CI植入兒童,安靜條件下植入時(shí)年齡與聲調(diào)識(shí)別成績呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)(r=-0.392,P0.001),12dB信噪比條件下CI使用時(shí)長與聲調(diào)識(shí)別成績呈現(xiàn)正相關(guān)(r=0.258,P=0.047)。其余條件下的相關(guān)關(guān)系均不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P0.05)。 結(jié)論 1.CI植入兒童的聲調(diào)感知能力存在明顯缺陷,且個(gè)體差異很大,其對聲調(diào)的識(shí)別較正常聽力兒童更易受到噪聲環(huán)境的影響。 2.CI植入兒童對四個(gè)聲調(diào)類型的感知能力差異不明顯。無論對于CI植入兒童還是正常聽力兒童,2聲和3聲為最難區(qū)分彼此的聲調(diào)。 3.CI植入時(shí)年齡越小,CI使用時(shí)間越長,CI植入兒童對聲調(diào)的感知能力越好。 第二部分基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的語前聾人工耳蝸植入兒童漢語普通話聲調(diào)發(fā)聲能力研究 目的 了解以漢語普通話為母語的語前聾人工耳蝸植入兒童在普通話聲調(diào)發(fā)聲上存在的問題,以及探索影響其聲調(diào)發(fā)聲能力的潛在因素,并為建立一種依靠計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行聲調(diào)發(fā)聲自動(dòng)化判別的可靠而高效的測評工具提供數(shù)據(jù)支持。 方法 278名語前聾單側(cè)植入人工耳蝸(Cochlear implant, CI)的兒童和173名年紀(jì)相仿的聽力正常(Normal-hearing, NH)兒童參加了本項(xiàng)研究。發(fā)聲測試詞同前一部分選取的聲調(diào)識(shí)別測試中所用的測試詞,對受試兒童的聲調(diào)發(fā)聲樣本以44.1KHz的采樣頻率,16-bits的分辨率進(jìn)行錄音。將每個(gè)測試音節(jié)單獨(dú)剪切分離,在MATLAB平臺(tái)上對每名受試兒童的每個(gè)發(fā)聲音節(jié)進(jìn)行基頻提取并手動(dòng)糾偏。在MATLAB平臺(tái)上構(gòu)建人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),并以隨機(jī)抽取的一半正常兒童之發(fā)聲樣本基頻數(shù)據(jù)對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練。利用訓(xùn)練后的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對CI組兒童及另一半正常兒童的發(fā)聲樣本進(jìn)行判讀。將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對CI植入兒童聲調(diào)發(fā)聲的判讀結(jié)果與其自身因素(實(shí)際年齡、CI植入時(shí)年齡和CI使用時(shí)長)進(jìn)行相關(guān)分析,同時(shí)將其聲調(diào)發(fā)聲準(zhǔn)確率與前一部分的聲調(diào)識(shí)別成績進(jìn)行相關(guān)分析。 結(jié)果 1.NH組兒童的平均聲調(diào)發(fā)聲準(zhǔn)確率為90.40%,CI組兒童則為58.76%,CI組兒童的平均聲調(diào)發(fā)聲準(zhǔn)確率顯著低于NH組(P0.001),且個(gè)體間差異極大,其發(fā)聲準(zhǔn)確率從機(jī)會(huì)水平(25%)以下到100%均有分布。 2.聲調(diào)類別和聽力情況這兩個(gè)因素對聲調(diào)發(fā)聲準(zhǔn)確率均有顯著影響(P0.001)。尤其是聽力情況的影響尤為明顯,其F值達(dá)到了為641.75,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于聲調(diào)類別的F值66.41。聽力情況與聲調(diào)之間的交互效應(yīng)也很顯著(P0.001)。 3.聲調(diào)類別的影響。對于NH組,1(4)聲、2聲、3聲發(fā)聲準(zhǔn)確率兩兩之間具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P0.05),其準(zhǔn)確率按從高到低的順序?yàn)椋?(4)聲2聲3聲。而1聲和4聲之間發(fā)聲準(zhǔn)確率未有顯著差異(P0.05)。對于CI組,1、4聲的發(fā)聲準(zhǔn)確率顯著高于2、3聲(P0.01),而1聲和4聲,2聲和3聲之間發(fā)聲準(zhǔn)確率均未有顯著差異(P0.05)。 4.聲調(diào)發(fā)聲錯(cuò)誤類型分析。對于NH組,應(yīng)發(fā)聲調(diào)為2聲時(shí),被錯(cuò)判成3聲的概率較非2聲及3聲外的其余兩者要高；當(dāng)應(yīng)發(fā)聲調(diào)為3聲時(shí),被錯(cuò)判成2聲的概率較非3聲及2聲外的其余兩者要高,當(dāng)應(yīng)發(fā)聲調(diào)為1聲和4聲時(shí),其錯(cuò)判率均較小。對于CI組,當(dāng)應(yīng)發(fā)1聲時(shí),被錯(cuò)判成其它三個(gè)聲調(diào)的概率均相對較大。當(dāng)應(yīng)發(fā)聲調(diào)為2、3、4聲時(shí),錯(cuò)判概率最大者均為1聲。 5.聲調(diào)發(fā)聲聲學(xué)分析。NH組四個(gè)聲調(diào)的界別顯示相對較為清楚,代表1、2、3、4聲的橢圓分別位于坐標(biāo)軸的右上、左上、左下、右下象限。而CI組代表四個(gè)聲調(diào)的橢圓彼此重合,難以區(qū)分。用于計(jì)量兩組差異的三個(gè)聲學(xué)指標(biāo)Aq/Ae、Ave_Dist/Ave_Ax1+2和Avep均顯示出CI組測量值顯著低于NH組(P0.001)。 6.相關(guān)分析。對于CI植入兒童,聲調(diào)發(fā)聲準(zhǔn)確率與CI植入年齡呈負(fù)相關(guān)(r=-0.215,P=0.003),與CI使用時(shí)長呈正相關(guān)(r=0.203,P=0.005),與測試時(shí)實(shí)際年齡無統(tǒng)計(jì)學(xué)相關(guān)性(r=0.015,P=0.837)。在任何一個(gè)信噪比條件下,CI植入兒童聲調(diào)發(fā)聲準(zhǔn)確率與其聲調(diào)識(shí)別成績均呈正相關(guān)(P0.01)。 結(jié)論 1.CI植入兒童的聲調(diào)發(fā)聲能力存在明顯缺陷,且個(gè)體差異很大。 2.無論是CI植入兒童還是正常聽力兒童,2、3聲的發(fā)聲相對1、4聲更難掌握。 3.CI植入兒童四個(gè)聲調(diào)發(fā)聲的聲學(xué)特征不明顯,彼此重合,難以區(qū)分,且發(fā)聲基頻曲線單調(diào)平坦缺少變化。CI植入年齡小、CI使用時(shí)間長對其聲調(diào)發(fā)聲能力的提高有利,聲調(diào)感知能力好的CI植入兒童,其聲調(diào)發(fā)聲準(zhǔn)確度亦較高。 4.人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為一種技術(shù)手段在聲調(diào)自動(dòng)化識(shí)別中具有應(yīng)用價(jià)值。 第三部分使用人工耳蝸及助聽器的語前聾兒童歌唱能力的聲學(xué)特征分析 目的 對于語前聾兒童,耳聾阻礙了他們的聽覺和言語發(fā)育。目前的聽力設(shè)備(包括人工耳蝸和助聽器)在言語發(fā)育方面給這些兒童提供了很大的幫助但在音樂感知方面存在明顯的不足。本研究的目的旨在用聲學(xué)測量指標(biāo)評價(jià)使用這些聽力設(shè)備的語前聾聽障兒童的唱歌能力,以及探索這種能力與何種因素存在關(guān)聯(lián)。 方法 37名語前聾單側(cè)植入人工耳蝸(Cochlear implant, CI)的兒童,31名語前聾雙側(cè)配戴助聽器(Hearing-aid, HA)的兒童,以及37名年紀(jì)相仿的聽力正常(Normal-hearing, NH)兒童參加了本項(xiàng)研究。每名兒童被要求唱一首自己熟悉的兒歌,由錄音設(shè)備記錄(采樣率44.1KHz,分辨率16-bits)下后,每個(gè)音節(jié)被隔離開來并用自相關(guān)算法(Auto-correlation algorithm)提取各自的基頻(Fundamental frequency, F0)同時(shí)記錄下每個(gè)音節(jié)的時(shí)程。共使用五項(xiàng)指標(biāo)來評價(jià)歌唱能力：1.音調(diào)方向正確率,2.音調(diào)壓縮率,3.音調(diào)整體偏移度,4.內(nèi)部音程偏移度,5.音節(jié)時(shí)程比偏移度。前四項(xiàng)指標(biāo)對所唱歌曲音調(diào)作出評價(jià),最后一項(xiàng)指標(biāo)對所唱歌曲節(jié)律作出評價(jià)。同時(shí)對其聲學(xué)測量結(jié)果與自身因素及本研究前兩個(gè)部分的聲調(diào)感知及發(fā)聲之結(jié)果進(jìn)行相關(guān)分析。 結(jié)果 無論是植入人工耳蝸還是配戴助聽器的語前聾兒童,他們各項(xiàng)評估指標(biāo)的成績均顯著低于同年齡段的聽力正常兒童(P0.05)。CI組兒童和HA組兒童五項(xiàng)指標(biāo)中四項(xiàng)未見統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,只有指標(biāo)四(歌曲內(nèi)部音程偏移度)顯示出HA組兒童成績優(yōu)于CI組兒童的統(tǒng)計(jì)結(jié)果(2.44±0.76vs2.89±0.82, P0.05)。對于這兩組聽障兒童,聽力設(shè)備使用時(shí)間的長短與其歌唱曲調(diào)的準(zhǔn)確程度呈顯著正相關(guān)。對于CI植入兒童,其對音程的發(fā)聲準(zhǔn)確度與其聲調(diào)識(shí)別能力相關(guān)。 結(jié)論 對于大多數(shù)植入人工耳蝸或是配戴助聽器的語前聾兒童,其歌唱能力無論是音調(diào)的準(zhǔn)確性還是對節(jié)律的把握度均存在明顯缺陷。CI植入兒童的音程發(fā)聲準(zhǔn)確度與其聲調(diào)識(shí)別能力相關(guān)。雖然隨著聽力設(shè)備使用時(shí)間的延長和使用經(jīng)驗(yàn)的增加,一定程度上可以提高語前聾兒童的歌唱能力,但卻很難達(dá)到正常聽力兒童的水平。
文內(nèi)圖片：
圖片說明： “允許、許可”。而第四聲的F0曲線則為高降型，先高后低，也稱去聲，此時(shí)可表示“次序、順序”之意。圖1-1為音節(jié)“Xu”在標(biāo)準(zhǔn)普通話發(fā)音中四個(gè)聲調(diào)所對應(yīng)的語譜圖，發(fā)聲樣本采自一個(gè)六歲聽力正常兒童，F(xiàn)0曲線為圖中黑線所示。4
文內(nèi)圖片：
圖片說明： 頻譜用言語頻譜轉(zhuǎn)換函數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換[3”，，將此轉(zhuǎn)換后的言語頻譜噪聲之頻譜進(jìn)行反向傅立葉變換，得到所需要的時(shí)域噪聲信號(hào)（見圖1-3)。再根據(jù)信噪比的不同調(diào)整此噪聲信號(hào)的振幅，12dB、6dB和OdB所對應(yīng)的噪聲均方根振幅（Root-mean-squareamplitude, RMS amplitude)分別為測試信號(hào)均方根振幅的1/4、1/2和1/1。然后將測試信號(hào)和調(diào)幅后的噪聲信號(hào)按照中心對齊原則進(jìn)行疊加，以保證測試信號(hào)在整個(gè)信號(hào)之中段出現(xiàn)（見圖1-4)。最后將所有處理好后的聲信號(hào)進(jìn)行強(qiáng)度歸一化處理。11 i i i i i i i i 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5Time (s)-40 r—— 1 1 1 1 1 1名?:。- rj -60 - I ■ ； -I -70 - ——…丨 < -80 - .....go I ！ I I ! I 、0 2 4 6 8 10 12Frequency (kHz)圖1-3言語頻譜噪聲的時(shí)域波形（上圖）和頻譜（下圖）9
【學(xué)位授予單位】：中南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：R764.5

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 馮海泓;原猛;陳友元;;人工耳蝸植入者音樂感知研究[J];聲學(xué)技術(shù);2012年01期

2 王志愷;華清泉;曹永茂;吳展元;周曉娓;李駿;常偉;黃治物;朱素琴;;先天性聾兒人工耳蝸植入后的漢語普通話聲調(diào)辨別[J];中華耳科學(xué)雜志;2008年01期

本文編號(hào)：2514801