Индивидуальные различия в слухоречевом контроле при шумовой нагрузке

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Проверена гипотеза о том, что изменения параметров речи в шуме (эффект Ломбарда) могут иметь существенные индивидуальные различия, в том числе, обусловленные полом и возрастом дикторов. С этой целью были исследованы характеристики ломбардной речи для 12 дикторов (6 мужчин, 6 женщин; возрастные группы: 25–35 и 55–59 лет). Выполняли запись речи, состоящей из отдельных двусложных слов с ударными гласными звуками [а], [i], [u], в тишине и на фоне шума многоголосия уровнем 60 и 72 дБ(А). Определяли изменения частоты основного тона (ΔF0) и интенсивности (ΔI) голоса в шуме по сравнению с тишиной. Показана разница в ΔF0 голоса мужчин и женщин в шуме 60 дБ. В группах дикторов молодого и среднего возраста были выявлены различия в ΔF0 и ΔI голоса для шума 72 дБ. Независимо от пола и возраста выделено два типа дикторов, речь которых различается по ΔF0 и ΔI при обоих уровнях шума. Для дикторов первого типа в шуме многоголосия ΔF0 голоса было равно 23 и 57 Гц для уровней 60 и 72 дБ, соответственно, а для второго типа — 16 и 23 Гц. Для дикторов первого типа ΔI равнялось 8 и 16 дБ, а для второго типа — 6 и 10 дБ. Различия в изменениях характеристик, полученные при сравнении ломбардной речи с обычной, могут определяться бóльшим влиянием произвольного слухоречевого контроля для дикторов второго типа.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. М. Луничкин

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: BolverkDC@mail.ru
Россия, пр. Тореза 44, Санкт-Петербург, 194223

И. Г. Андреева

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова Российской академии наук

Email: BolverkDC@mail.ru
Россия, пр. Тореза 44, Санкт-Петербург, 194223

Л. Г. Зайцева

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова Российской академии наук

Email: BolverkDC@mail.ru
Россия, пр. Тореза 44, Санкт-Петербург, 194223

Е. А. Огородникова

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физиологии им. И.П. Павлова Российской академии наук

Email: BolverkDC@mail.ru
Россия, наб. Макарова 6, Санкт-Петербург, 199034

Список литературы

  1. Lee J., Ali H., Ziaei A., Tobey E.A., Hansen J.H. The Lombard effect observed in speech produced by cochlear implant users in noisy environments: A naturalistic study // J. Acoust. Soc. Am. 2017. V. 141. № 4. P. 2788–2799. https://doi.org/10.1121/1.4979927
  2. Bottalico P., Piper R.N., Legner B. Lombard effect, intelligibility, ambient noise, and willingness to spend time and money in a restaurant amongst older adults // Scientific Reports. 2022. V. 12. № 1. P. 1–9. https://doi.org/10.1038/s41598-022-10414-6
  3. Ludlow C.L., Cikoja D.B. Is there a self-monitoring speech perception system? // J. Commun. Disord. 1998. V. 31. № 6. P. 505–510. https://doi.org/10.1016/S0021-9924(98)00022-7
  4. Möttönen R., Watkins K.E. Using TMS to study the role of the articulatory motor system in speech perception // Aphasiology. 2012. V. 26. № 9. P. 1103–1118. https://doi.org/10.1080/02687038.2011.619515
  5. Lunichkin A.M., Shtin K.S. The Role of Auditory Feedback in Voice Control in Normal and Impaired Hearing // Neurosci Behav Physi. 2024. V. 54. № 3. P. 490–499. https://doi.org/10.1007/s11055-024-01616-8
  6. Garnier M., Henrich N. Speaking in noise: How does the Lombard effect improve acoustic contrasts between speech and ambient noise? // Comput. Speech Lang. 2014. V. 28. № 2. P. 580–597. https://doi.org/10.1016/j.csl.2013.07.005
  7. Fryd A.S., Van Stan J.H., Hillman R.E., Mehta D.D. Estimating subglottal pressure from neck-surface acceleration during normal voice production // J. Speech Lang. Hear. Res. 2016. V. 59. № 6. P. 1335–1345. https://doi.org/10.1044/2016_JSLHR-S-15-0430
  8. Björklund S., Sundberg J. Relationship between subglottal pressure and sound pressure level in untrained voices // J. Voice. 2016. V. 30. № 1. P. 15–20. https://doi.org/10.1016/j.jvoice.2015.03.006
  9. Морозов В.П. Биофизические основы вокальной речи. Л.: Наука, 1977. 232 с.
  10. Brumm H., Zollinger S.A. The evolution of the Lombard effect: 100 years of psychoacoustic research // Behaviour. 2011. V. 148. № 11-13. P. 1173–1198. https://doi.org/10.1163/000579511X605759
  11. Bottalico P., Passione I.I., Graetzer S., Hunter E.J. Evaluation of the starting point of the Lombard effect // Acta. Acust. United Acust. 2017. V. 103. № 1. P. 169–172. https://doi.org/10.3813/AAA.919043
  12. Stowe L.M., Golob E.J. Evidence that the Lombard effect is frequency-specific in humans // J. Acoust. Soc. Am. 2013. V. 134. № 1. P. 640–647. https://doi.org/10.1121/1.4807645
  13. Van Ngo T., Kubo R., Morikawa D., Akagi M. Acoustical analyses of tendencies of intelligibility in lombard speech with different background noise levels // J. Signal Process. 2017. V. 21. № 4. P. 171–174. https://doi.org/10.2299/jsp.21.171
  14. Kleczkowski P., Żak A., Król-Nowak A. Lombard effect in Polish speech and its comparison in English speech // Arch. Acoust. 2017. V. 42. № 4. P. 561–569. https://doi.org/10.1515/aoa-2017-0060
  15. Amazi D.K., Garber S.R. The Lombard sign as a function of age and task // J. Speech Lang. Hear. Res. 1982. V. 25. № 4. P. 581–585. https://doi.org/10.1044/jshr.2504.581
  16. Garnier M., Henrich N., Dubois D. Influence of sound immersion and communicative interaction on the Lombard effect // J. Speech Lang. Hear. Res. 2009. V. 53. № 3. P. 588–608. https://doi.org/10.1044/1092-4388(2009/08-0138)
  17. Zhao Y., Jurafsky D. The effect of lexical frequency and Lombard reflex on tone hyperarticulation // J. Phon. 2009. V. 37. № 2. P. 231–247. https://doi.org/10.1016/j.wocn.2009.03.002
  18. Anand S., Gutierrez D., Bottalico P. Acoustic-perceptual correlates of voice among steam train engineers: effects of noise and hearing protection // J. Voice. 2023. V. 37. № 3. P. 366–373. https://doi.org/10.1016/j.jvoice.2021.01.006
  19. Pittman A.L., Wiley T.L. Recognition of speech produced in noise // J. Speech Lang. Hear. Res. 2001. V. 44. № 3. P.487–496. https://doi.org/10.1044/1092-4388(2001/038)
  20. Patel R., Schell K.W. The Influence of Linguistic Content on the Lombard Effect // J. Speech Lang. Hear. Res. 2008. V. 51. № 1. P. 209–220. https://doi.org/10.1044/1092-4388(2008/016)
  21. Bottalico P. Lombard effect, ambient noise, and willingness to spend time and money in a restaurant // J. Acoust. Soc. Am. 2018. V. 144. № 3. P. EL209-EL214. https://doi.org/10.1121/1.5055018
  22. Roberts T., Morton R., Al-Ali S. Microstructure of the vocal fold in elderly humans // Clin. Anat. 2011. V. 24. № 5. P. 544–551. https://doi.org/10.1002/ca.21114
  23. Kuhn M.A. Histological changes in vocal fold growth and aging // Curr. Opin. Otolaryngol. Head. Neck. Surg. 2014. V. 22. № 6. P. 460-465. https://doi.org/10.1097/MOO.0000000000000108
  24. Pontes P., Brasolotto A., Behlau M. Glottic characteristics and voice complaint in the elderly // J. Voice. 2005. V. 19. № 1. P. 84–94. https://doi.org/10.1016/j.jvoice.2004.09.002
  25. Rodeno M.T., Sanchez-Fernandez J.M., Rivera-Pomar J.M. Histochemical and morphometrical ageing changes in human vocal cord muscles // Acta Otolaryngol. 1993. V. 113. № 3. P. 445–449. https://doi.org/10.3109/00016489309135842
  26. Letowski T., Frank T., Caravella J. Acoustical properties of speech produced in noise presented through supra-aural earphones // Ear Hear. 1993. V. 14. № 5. V. 332–338. https://doi.org/10.1097/00003446-199310000-00004
  27. Alghamdi N., Maddock S., Marxer R., Barker J., Brown G.J. A corpus of audio-visual Lombard speech with frontal and profile views // J. Acoust. Soc. Am. 2018. V. 143. № 6. P. EL523-EL529. https://doi.org/10.1121/1.5042758
  28. Junqua J.C. The Lombard reflex and its role on human listeners and automatic speech recognizers // J. Acoust. Soc. Am. 1993. V. 93. № 1. P. 510–524. https://doi.org/10.1121/1.405631
  29. Tang P., Xu Rattanasone N., Yuen I., Demuth K. Phonetic enhancement of Mandarin vowels and tones: Infant-directed speech and Lombard speech // J. Acoust. Soc. Am. 2017. V. 142. № 2. P. 493–503. https://doi.org/10.1121/1.4995998
  30. Луничкин А.М., Андреева И.Г., Зайцева Л.Г., Гвоздева А.П., Огородникова Е.А. Изменение спектральных характеристик гласных звуков в русской речи на фоне шума // Акуст. журн. 2023. Т. 69. № 3. С. 340–350.
  31. Lunichkin A.M., Gvozdeva A.P., Andreeva I.G. The Impact of Visual Estimates of Talker-to-Listener Distance on Fundamental Frequency in Noise // Hum. Physiol. 2023. V. 49. № 3. P. 281–288. https://doi.org/10.1134/S0362119723700226
  32. Lu Y., Cooke M. The contribution of changes in F0 and spectral tilt to increased intelligibility of speech produced in noise // Speech Commun. 2009. V. 51. № 12. P. 1253–1262. https://doi.org/10.1016/j.specom.2009.07.002
  33. Cooke M., Lu Y. Spectral and temporal changes to speech produced in the presence of energetic and informational maskers // J. Acoust. Soc. Am. 2010. V. 128. № 4. P. 2059–2069. https://doi.org/10.1121/1.3478775
  34. Titze I.R. On the mechanics of vocal‐fold vibration // J. Acoust. Soc. Am. 1976. V. 60. № 6. P. 1366–1380. https://doi.org/10.1121/1.381230
  35. Alipour F., Berry D.A., Titze I.R. A finite-element model of vocal-fold vibration // J. Acoust. Soc. Am. 2000. V. 108. № 6. P. 3003–3012. https://doi.org/10.1121/1.381230
  36. Andreeva I.G., Dymnikowa M., Gvozdeva A.P., Ogorodnikova E.A., Pak S.P. Spatial separation benefit for speech detection in multi-talker babble-noise with different egocentric distances // Acta Acust. United. Acust. 2019. V. 105. № 3. P. 484–491. https://doi.org/10.3813/AAA.919330
  37. Marks L.E. Binaural summation of loudness: Noise and two-tone complexes // Percept. Psychophys. 1980. V. 27. № 6. P. 489–498. https://doi.org/10.3758/BF03198676
  38. Titze I.R. A model for neurologic sources of aperiodicity in vocal fold vibration // J. Speech Lang. Hear. Res. 1991. V. 34. № 3. P. 460–472. https://doi.org/10.1044/jshr.3403.460
  39. Sundberg J., Nordenberg M. Effects of vocal loudness variation on spectrum balance as reflected by the alpha measure of long-term-average spectra of speech // J. Acoust. Soc. Am. 2006. V. 120. № 1. P. 453–457. https://doi.org/10.1121/1.2208451
  40. Eyben F. et al. The Geneva minimalistic acoustic parameter set (GeMAPS) for voice research and affective computing // IEEE Transactions on affective computing. 2015. V. 7. № 2. P. 190–202.
  41. Gallardo L.F., Weiss B. Perceived interpersonal speaker attributes and their acoustic features // Preface & Acknowledgements. 2017. V. 61.
  42. Scherer K.R. Vocal communication of emotion: A review of research paradigms // Speech Commun. 2003. V. 40. № 1–2. P. 227–256.
  43. Gangamohan P., Kadiri S.R., Yegnanarayana B. Analysis of emotional speech — A review // Toward Robotic Socially Believable Behaving Systems-Volume I: Modeling Emotions. 2016. P. 205–238.
  44. Pick H., Siegel G., Fox P., Garber S., Kearney J. Inhibiting the Lombard effect // J. Acoust. Soc. Am. 1989. V. 85. № 2. P. 894–900. https://doi.org/10.1121/1.397561
  45. Therrien A., Lyons J., Balasubramaniam R. Sensory attenuation of self-produced feedback: the Lombard effect revisited // PLoS One. 2012. V. 7. № 11. P. 1–7. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0049370
  46. Bottalico P., Graetzer S., Hunter E.J. Effect of training and level of external auditory feedback on the singing voice: volume and quality // J. Voice. 2016. V. 30 № 4. P. 434–442. https://doi.org/10.1016/j.jvoice.2015.05.010
  47. Hazan V., Baker R. Acoustic-phonetic characteristics of speech produced with communicative intent to counter adverse listening conditions // J. Acoust. Soc. Am. 2011. V. 130. № 4. P. 2139–2152. https://doi.org/10.1121/1.3623753
  48. Hadley L., Brimijoin W., Whitmer W. Speech, movement, and gaze behaviours during dyadic conversation in noise // Sci. Rep. 2019. V. 9. № 1. P. 1–8. https://doi.org/10.1038/s41598-019-46416-0

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Характеристики амплитудно-частотного спектра шума многоголосия в диапазоне речевых частот для уровня 60 дБ. По оси абсцисс — частота сигнала, Гц; по оси ординат — амплитуда сигнала, дБ

Скачать (559KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Индивидуальные изменения амплитудно-частотных характеристик гласных звуков в речи двенадцати дикторов в шуме многоголосия относительно тишины. (а) — Изменение интенсивности (∆I); (б) — изменение частоты основного тона (∆F0). 1–6 — дикторы мужского пола; 7–12 — дикторы женского пола (подробнее см. табл. 1). Показаны медианы, n = 36.

Скачать (1MB)
Метаданные
4. Рис. 3. Изменения характеристик гласных звуков [a], [i], [u] речи дикторов-мужчин и дикторов-женщин в шуме многоголосия уровнем 60 и 72 дБ относительно тишины. (а) — Изменение интенсивности голоса дикторов (ΔI); (б) — изменение F0 голоса дикторов (ΔF0). Показаны минимальные значения, межквартильный диапазон, медиана и максимальные значения изменения характеристик. ** — p < 0.01, непараметрический U-критерий Манна–Уитни, n = 216.

Скачать (312KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Изменения характеристик гласных звуков [a], [i], [u] речи дикторов молодого и среднего возраста в шуме многоголосия уровнем 60 и 72 дБ относительно тишины. (а) — Изменение интенсивности голоса дикторов (ΔI); (б) — изменение F0 голоса дикторов (ΔF0). Показаны минимальные значения, межквартильный диапазон, медиана и максимальные значения изменения характеристик. * — p < 0.05, ** — p < 0.01, непараметрический U-критерий Манна–Уитни, n = 216

Скачать (314KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Изменения частоты основного тона голоса (∆F0) для дикторов двух типов на фоне шума многоголосия по сравнению с тишиной для ударных гласных звуков [a], [i], [u]. По абсциссе — частота основного тона голоса в тишине, Гц; по ординате — изменение частоты основного тона голоса на фоне шума многоголосия, Гц

Скачать (2MB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025