Akoestische maten voor de automatische beoordeling van

Akoestische maten voor de
automatische beoordeling van
verstaanbaarheid in dysartrische spraak
een case study
Thordis Neger
Achtergrond
• E-learning gebaseerde spraaktherapie (EST) (Beijer, et al., 2009)
• Pitch Limiting Voice Treatment (de Swart, et al., 2003)
• “Speak loud and low”
• Hypokinetische dysartrie (dysartrie t.g.v. ziekte van Parkinson)
• Training procedure
Inleiding
• Onderscheiden van vier dimensies in spraakverstaanbaarheid (van
Nuffelen, et al., 2009; Yunusova, et al., 2005)
1.
2.
3.
4.
Articulatie
Prosodie
Stem
Resonantie
• Articulatie en prosodie hebben sterkste invloed op
verstaanbaarheid (de Bodt, et al., 2002)
Inleiding
Kenmerken van hypokinetische dysartrie (Dharmaperwira-Prins, 2002)
• Algemeen
- Beperkt bereik van bewegingen
- Individuele bewegingen zijn langzaam en hebben weinig kracht
• Spraakafwijkingen
-
Monotonie
Verminderde nadruk
Gebrek aan dynamiek
Onnauwkeurige medeklinkers
Inleiding
Beperking in hypokinetische
spraak
Akoestische maat
- bewegingsrestrictie
- grootte van de klinkerdriehoek
(VSA)
- traagheid en bewegingsrestrictie
- transitiegrootte
- transitieduur
- transitiehelling
van F1 en F2
-verminderde (fijn)controle van de
articulatoren
- spectrale helling in het spectrum
- mate van stem
van /s/
- monotonie
- F0
- F0 variabiliteit
Inleiding
• Onderzoeksvragen
–
Welke akoestische maten laten significante verbeteringen zien ten
gevolge van interventie met EST?
– Wat is de correlatie tussen maten van VSA, F1 en F2
transities, spectrum van /s/, grondfrequentie enerzijds
en de mate van verstaanbaarheid anderzijds?
Methode - spraakmateriaal
• Patiënt met hypokinetische dysartrie (69 jaar, ♂, Parkinson
gediagnosticeerd 1999)
Methode – verstaanbaarheidsmeting
• 20 luisteraars (10♂, 10♀) in twee leeftijdsgroepen (21-30 jaar, 5160 jaar)
• 4 luisteraars per meetmoment (een man en een vrouw per
leeftijdsgroep)
• Afhankelijke variable:
% orthografisch
correct getranscribeerde
sleutelwoorden
measurement point
Methode
Spraakmateriaal
Maten
- /a/ (b.v. baan)
- /i/ (b.v. biet)
-/u/ (b.v. boef)
- VSA (Hz²)
- nasaal +/ɑ/ (b.v. markt, pan)
- nasaal +/a/ (b.v. raam, smaak)
- /iɑ/ en /jɑ/ (b.v. diamanten)
- Transitiegrootte(Hz)
- Transitieduur (ms)
- Transitie helling (Hz/ms),
- initiaal (b.v. sap, sier, soep, soort)
- finaal (b.v. tas, vies, roes, doos)
- Amplitude piek > 4kHz (dB)
- Amplitude pieken in de regio van de
eerste drie formanten, AF1, AF2 en
AF3 (dB)
- Amplitude van F1 in aangrenzende
klinker, AV1 (dB)
- tekst
- F0 (Hz)
- SD of F0 (Hz)
Formules
Methode – spectrale maten van /s/
• Ruis spectrum van /s/ wordt vooral bepaald door positie en vorm van de
tong
• Gemiddeld spectrum over 100ms voor en na de transitie van /s/ naar de
aangrenzende klinker
• Spectrale helling
-
Maat voor het verschil in sterkte tussen midden en hoge (>4 kHz) frequenties in /s/
Normale productie wordt gekenmerkt door een verschil van 5-20 dB
Amplitude piek beneden 4kHz: constrictie in een posteriore positie
Geen amplitude piek in hoge frequenties: anterior tongpuntpositie (addentaal)
• Maat van stem
- Maat van stemhebbendheid in /s/ in relatie tot de aangrenzende klinker
- Normale productie wordt gekenmerkt door een verschil van minimaal 20 dB
Uit: Chen & Stevens (2001)
Methode – spectrale maten van /s/
Maat van stemhebbendheid
Spectrale
helling
smoothed spectrum
averaged spectrum
Uit: Chen & Stevens (2001)
Results
• VSA, formanttransities en spectrale helling /s/ laten geen
significant verschil tussen de meetmomenten zien
• Effect van interventie
measurement point
Maat van stem
measurement point
F0
measurement point
SD van F0
Results
Pearson correlatie-coefficienten tussen akoestische factoren
enerzijds en maat van verstaanbaarheid anderzijds
Verstaanbaarheid
Verstaanbaarheid
VSA
F1
transitiegrootte
F1
transitieduur
F1
transitiehelling
F2
transitiegrootte
F2
transitieduur
.056
.539
.464
.006
.500
.395
F2
Spectrale
transitie-helling helling
Maat van stem
F0
SD van F0
-.350
.851*
.242
.847*
.053
Discussie
• Significante verbeteringen in maat van stemhebbendheid, F0 en F0
variabiliteit meteen voor en na de therapie
- Maten die laryngale of respiratorische mechanismen weergeven
- Interventie of levodopa effect?
- Geen consistent F0voor de therapie
• Significante verbeteringen in F0 ook na einde van de therapie
- Hoskam et al. (2009) vinden consistent interventieeffect op F0 op
foneem-, woord- en zinsniveau
1) Metingen op tekstniveau
- Geen generalisatie (EST oefeningen alleen op foneem-, woord- en zinsniveau)
- Hogere werkdruk op tekstniveau
2) Verschil in F0 variabiliteit
3) Gebruik van verschillende intonatiecontouren (Gussenhoven et al., 2003)
Discussie
• Link tussen maat van stem en verstaanbaarheid
- Glottale coordinatie
- Discriminatie van stemhebbende en stemloze segmenten
- Distinctief kenmerk in het Nederlands
• Link tussen F0 variabiliteit en verstaanbaarheid
- F0 variabiliteit gaat samen met duidelijkere articulatie
- F0 variabiliteit geeft linguistische cues (bv. klemtoon)
- F0 variabiliteit helpt voor segmentatie (Laures & Weismer, 1999)
- Voor prominentie: meer aandacht (Laures & Weismer, 1999)
• Link tussen akoestische maten enerzijds en verstaanbaarheid
anderzijds mogelijk afhankelijk van onderliggende stoornis
Conclusie
• Interventie met EST lijkt vooral effect op laryngale en glottale
mechanismen te hebben
• Resultaten bevestigen de grote invloed van prosodie op de
verstaanbaarheid van patienten met hypokinetische dysartrie
Bedankt voor de aandacht!