СЕНСОРНЫЕ СИСТЕМЫ, 2004, том 18, № 2, с. 130-137
УДК 612.85 : 534.78
СПЕКТРАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГЛАСНЫХ ЗВУКОВ ГЛУХИХ ДЕТЕЙ ЧЕТЫРЕХ ЛЕТ
© 2004 г. С. В. Янович, А. В. Зайцев, В. И. Лупандин
Уральский государственный университет им. A.M. Горького 620083 Екатеринбург, пр. Ленина, 51 Поступила в редакцию 23.12.2003 г.
Проведен анализ спектральных характеристик гласных звуков нормально слышащих и глухих детей 4-х лет. Произношение гласных звуков глухими и нормально слышащими детьми различается: звуки глухих детей фонетически неоднородны, отмечены дисфонации, бифонации и гиперфонации. Установлено, что средние частоты основного тона у нормально слышащих и глухих детей не различаются, однако, вариативность частоты основного тона у глухих детей больше. Средние значения двух первых формант гласных звуков [а], [о] и [у] глухих детей достоверно отличаются от формант гласных слышащих детей. Показано, что на основе двух первых формант не происходит разделения гласных звуков ни у глухих, ни у нормально слышащих детей 4-х лет. Разделение гласных звуков улучшается при использовании частот спектральных максимумов и особенностей распределения относительных амплитуд спектральных составляющих.
Ключевые слова: дети, нарушение слуха, гласные звуки, формантный анализ.
ВВЕДЕНИЕ
Принципиально важной для успешного развития речи является способность ребенка к имитации. На основе имитации, как формы обучения, реализуется влияние языковой среды на процесс становления речи. В результате в речи ребенка закрепляются характерные для данной языковой среды языковые формы. В этом процессе ведущую роль играет имитация на основе слухового восприятия. Для глухих детей характерно отсутствие возможности использовать эти механизмы освоения речи. В результате специального обучения глухие дети начинают осваивать звуки окружающей среды на основе визуального и вибротактильного восприятия. Однако эти формы восприятия, по сравнению со слуховым, существенно хуже описывают фонетическую сторону окружающего языка (Алякринский, 1979; Бельтюков, 19676), что приводит к наличию различий в спектральных свойствах звуков глухих и слышащих.
Имеются литературные данные по спектральным особенностям гласных звуков у людей с нарушением слуха разного возраста и с разной степенью потери слуха (Bakkum et al., 1993; Bakkum et al., 1995; Oller et al., 1985; Osberger et al., 1979; Ryalls, Larouche, 1992; Seifert et al., 2002; Subtelny et al., 1992; Waldstein, 1990). Анализируя имеющиеся сведения, можно выделить характерные для глухих людей особенности спектральных параметров гласных звуков, сходные как у глухих разного возраста, так и у людей с разной степенью потери
слуха. Частота основного тона в гласных звуках глухих людей характеризуется более высокими значениями и большим диапазоном изменения значений по сравнению со слышащими (Bakkum et al., 1995; Clement et al., 1994; Moller, Schonweiler, 1999; Osberger, 1981; Yoshiyuki, 1982), однако в некоторых работах отмечается лишь статистически незначимое увеличение частоты основного тона (Вильсон, 1990; Monsen et al., 1979; Ryalls, Larouche, 1992; Subtelny et al., 1992; Waldstein, 1990). Отмечается, что частоты формант гласных у слышащих и глухих различны. Характер расположения гласных звуков на двухформантной плоскости у глухих имеет существенные отличия -области разных гласных располагаются в центре двухформантной плоскости и значительно перекрываются (Bakkum et al., 1993; Bakkum et al., 1995; Levitt et al., 1979; Osberger et al., 1979; Subtelny et al., 1992; Waldstein, 1990). Подобная фор-мантная структура гласных звуков глухих людей должна приводить к нарушению восприятия этих гласных, так как согласно формантной теории распознавание гласных звуков осуществляется на основе определенных значений частот первых двух-трех формант (Фант, 1970; Чистович и др., 1976). Однако, несмотря на измененную фор-мантную структуру, аудиторы способны относить звуки глухих людей к определенным гласным фонемам (Bakkum et al., 1995; Bakkum et al., 1993; Osberger et al., 1979; Subtelny et al., 1992). Таким образом, категориальное описание гласных звуков глухих невозможно осуществить по часто-
там формант. В соответствии с этим можно предполагать существование иных признаков, обеспечивающих идентификацию этих звуков, вероятно, именно на них опираются слышащие при идентификации этих звуков. Цель данной работы - выделение различительных спектральных признаков в гласных звуках глухих детей. Интерес к этой проблеме вызван прежде всего отсутствием литературных данных, а кроме того и тем, что сведения о спектральных особенностях гласных звуков глухих детей, развивающихся в русскоязычной среде, отсутствуют.
МЕТОДИКА
В исследовании приняли участие две группы детей в возрасте четырех лет. В первую группу вошли семь человек с нарушениями слуха (четыре девочки и три мальчика), из них два ребенка с глухотой, у остальных двухсторонняя сенсонев-ральная тугоухость IV степени (средняя потеря слуха в речевом диапазоне свыше 80 дБ). Этиология глухоты различна: у двух детей это наследственное заболевание, у одного ребенка причиной считают уколы гентамицина, у остальных - родовую травму. Диагноз был поставлен примерно в одном возрасте - 1 год, наследственная форма была диагностирована с рождения. Все дети имеют сопутствующие заболевания, чаще связанные с неврологическими нарушениями различной этиологии. Дети имели соответствующий возрасту уровень физического и умственного развития. Гуление и лепет отмечены у всех детей, на момент записи речь у детей не сформировалась. Все дети посещали специализированный детский сад для глухих детей МДОУ № 486 (г. Екатеринбург). Во вторую группу вошли десять нормально слышащих детей (шесть девочек и четыре мальчика) без задержек в психическом и речевом развитии, посещавшие обычный детский сад (МДОУ № 59).
Регистрацию звуков у каждого ребенка проводили в утренние часы во время нескольких индивидуальных занятий с сурдопедагогом (группа детей с нарушением слуха) или с экспериментатором (группа детей с нормальным слухом). Для регистрации были выбраны гласные, доступные детям с нарушением слуха, произношение которых не вызывало у них трудностей - [а], [о], [у] и [э]. Звуки регистрировали изолированно: педагог (или экспериментатор) предъявлял карточку с написанной гласной (а, о, у, э) и просил ребенка произнести ее. Коррекцию произношения у глухих детей проводили только в случаях грубой ошибки.
Во всех случаях запись осуществляли диктофоном Panasonic RQ-SX99F (рабочий диапазон частот 80-8000 Гц) с расстояния 20 см.
Для инструментального анализа звуков использовали персональный компьютер IBM Pentium II. Для реализации ввода звукового сигнала применяли 16-разрядную звуковую плату Sound Blaster Creative Technology Ltd. Оцифровку сигналов производили с частотой дискретизации 22050 Гц. Для измерения спектральных характеристик звуковых сигналов использовали специализированную программу Cool Edit 96, предназначенную для цифровой обработки звука. Спектральный анализ осуществляли методом быстрого преобразования Фурье, данные взвешивали с помощью окна Хемминга (с числом отсчетов 128 и 1028). Анализ сигналов проводили при соблюдении следующих требований: однородность звучания и стационарность спектральных составляющих, длительность - не менее 50 мс. В анализ были включены только те звуки, фонетическая идентификация которых не вызывала сомнений.
Для каждого звукового сигнала измеряли частоту и амплитуду всех гармоник, имеющих амплитуду выше -50 дБ. Оценку частоты основного тона (ЧОТ) производили посредством определения частоты первой гармоники, либо по частотной разнице между гармоническими составляющими. Значения формант определяли как максимумы на огибающей спектра; если ЧОТ соответствовала максимуму, то она не рассматривалась как форманта. На основе измерений формировалась база данных в Excel, статистическую обработку проводили в программах Statistica и Statgraphics.
Так же, на основе полученных данных, были построены распределения относительных амплитуд спектральных составляющих относительно амплитуды ЧОТ (Андреева, 2001; Куликов и др., 19996).
РЕЗУЛЬТАТЫ
Проведен анализ 1052 фрагментов гласных глухих детей, из них гласных [а] - 338, [о] - 298, [у] - 317, [э] - 99, также 409 фрагментов гласных слышащих детей, из которых 142 фрагмента составляла гласная [а], [о] - 96, [у] - 89, [э] - 82.
При спектральном анализе фрагментов сигналов глухих детей отмечена фонетическая неоднородность произношений - при произношении одной гласной фонемы появлялись как различные варианты этой фонемы, так и другие гласные фонемы (встречаются в 74% сигналов). Качество произношения звуков глухими детьми характеризуется наличием назализаций, дисфонаций (в 6% сигналах), бифонаций (8%), гиперфонаций (12%), тогда как у слышащих детей был отмечен лишь один случай бифонации. Голос записанных глухих детей можно описать в ряде случаев как мелодичный, сильный, в других как монотонный, сла-
Таблица 1. Значения частоты основного тона для разных гласных
Группа детей
Средние значения ЧОТ, Гц (стандартное отклонение, Гц)
[а] [о] [у] [э] Все гласные
296 (26) 293 (38) 318 (45) 277 (27) 296 (36)
290 (49) 289 (44) 317 (90) 276 (26) 305 (63)
Слышащие Глухие
Таблица 2. Значения частот формант гласных звуков детей
F1, Гц F2, Гц
Гласная Группа детей среднее значение стандартное отклонение минимальное значение максимальное значение среднее значение стандартное отклонение минимальное значение максимальное значение
[а] Слышащие 1207 150 839 1602 1604 201 1121 2098
Глухие 1125 185 479 1593 1707 306 948 2691
[о] Слышащие 612 85 477 862 971 199 712 1606
Глухие 749 143 474 1337 1260 280 707 2141
[у] Слышащие 651 106 467 910 1034 223 705 1661
Глухие 638 186 463 1465 1080 320 666 2179
[э] Слышащие 617 116 467 966 1192 297 713 1954
Глухие 754 160 474 1115 1374 339 766 2283
бый. Подобной вариабельности в голосе слышащих детей не отмечено.
Частота основного тона (ЧОТ) у глухих детей изменяется в диапазоне от 215 до 726 Гц, у слышащих детей от 219 до 420 Гц
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.