陳靜　俞海英　王碩　李玉玲　武文芳　張華

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·臨床研究·

正常青年人噪聲下普通話雙音節(jié)詞空間分離優(yōu)勢(shì)測(cè)試△

陳靜1俞海英2王碩1李玉玲1武文芳2張華1

【摘要】目的探討對(duì)正常青年人進(jìn)行普通話言語測(cè)聽材料(mandarin speech test materials，MSTMs)中的雙音節(jié)詞測(cè)試時(shí)信號(hào)與噪聲空間分離對(duì)其言語識(shí)別能力的影響。方法使用MSTMs中的雙音節(jié)詞表對(duì)50例(預(yù)測(cè)試6例，正式測(cè)試44例)聽力正常青年人進(jìn)行兩種環(huán)境、六種信噪比(S/N)(噪聲入射角為0°時(shí)信噪比為0、-2、-4、-6、-8、-10 dB；噪聲入射角為90°時(shí)信噪比為-10、-12、-14、-16、-18、-20 dB)條件下的言語識(shí)別率測(cè)試。結(jié)果在噪聲入射角為0°和90°時(shí)，隨著信噪比降低，言語識(shí)別率為90%、80%、70%、60%、50%、40%、30%、20%時(shí)，0°～90°信噪比的差值分別為5、6.1、6.8、7.3、7.8、8.3、8.9、9.3。結(jié)論噪聲和言語聲的方向會(huì)影響言語識(shí)別率的得分，當(dāng)噪聲和言語聲空間分離優(yōu)勢(shì)增大(噪聲入射角0°～90°信噪比差值越小)時(shí)，言語識(shí)別率更好。

【關(guān)鍵詞】雙音節(jié)詞；言語識(shí)別率；信噪比

安靜環(huán)境下的言語測(cè)試并不能充分滿足聽障患者助聽效果評(píng)估需求，噪聲下言語測(cè)聽更有利于評(píng)估患者的聽力及康復(fù)效果。本研究通過對(duì)正常聽力青年人進(jìn)行不同方向噪聲條件下雙音節(jié)詞言語識(shí)別率測(cè)試，以獲得該材料聽力正常者的空間分離優(yōu)勢(shì)(spatial separation advantage,SSA)特性，探討普通話雙音節(jié)詞測(cè)試時(shí)信號(hào)與噪聲空間分離對(duì)其言語識(shí)別率的影響。

1對(duì)象與方法

1.1研究對(duì)象以18～30周歲的聽力正常青年人50例為研究對(duì)象，平均21.0±2.0歲，其中男24例，女26例。受試者均為?？萍耙陨蠈W(xué)歷，日常交流為普通話，無耳科疾病及其他相關(guān)疾病，雙耳純音聽閾在正常范圍(0.25、0.5、1、2、4、8 kHz純音聽閾均≤20 dB HL)；雙側(cè)鼓室導(dǎo)抗圖均為A型，聲反射均能引出。所有受試者均首次接觸測(cè)試所用言語測(cè)聽材料。

1.2言語測(cè)聽材料采用張華等[1]編制的普通話言語測(cè)聽材料(Mandarin speech test materials, MSTMs)中具有等價(jià)性的7張雙音節(jié)詞表(每表50個(gè)雙音節(jié)詞)作為言語測(cè)聽材料，另有練習(xí)表1張，測(cè)試項(xiàng)10個(gè)，練習(xí)表中的測(cè)試項(xiàng)與7張雙音節(jié)詞表中的測(cè)試項(xiàng)沒有重復(fù)。選取基于MSTMs語料獲得的語譜噪聲(speech noise，SN) 作為噪聲材料，即經(jīng)過濾波后的白噪聲，在0.25～1 kHz間為等能量分布，在1～6 kHz間每倍頻程能量衰減12 dB。

1.3測(cè)試方法測(cè)試地點(diǎn)為北京同仁醫(yī)院耳鼻咽喉科臨床聽力學(xué)中心標(biāo)準(zhǔn)雙間隔聲室，本底噪聲<20 dB A。言語測(cè)聽材料的言語信號(hào)通過Lenovo計(jì)算機(jī)聲卡輸出，送入GSI-61聽力計(jì)輸出至揚(yáng)聲器播放給受試者。測(cè)試前由北京市計(jì)量科學(xué)研究院使用B&K 2209型精密聲級(jí)計(jì)、B&K 4145 電容傳聲器，參考國(guó)標(biāo)GB/T 7341.2-1998對(duì)設(shè)備和聲場(chǎng)進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)時(shí)，以調(diào)節(jié)后的1 kHz校準(zhǔn)純音，分別對(duì)校準(zhǔn)純音和語譜噪聲進(jìn)行校準(zhǔn)。

運(yùn)用首都醫(yī)科大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院與北京同仁醫(yī)院聯(lián)合開發(fā)的漢語言語測(cè)聽智能化系統(tǒng)[2]，在智能化軟件中選擇手動(dòng)選表、手動(dòng)操控給詞的方式。每張表中各個(gè)詞的測(cè)試順序由智能化軟件控制隨機(jī)給出，言語信號(hào)通過軟件經(jīng)電腦輸入聽力計(jì)Channal 1，噪聲信號(hào)通過軟件經(jīng)電腦輸入聽力計(jì)Channal 2，根據(jù)測(cè)試環(huán)節(jié)的要求選擇揚(yáng)聲器給聲傳遞給受試者。

預(yù)測(cè)試：從50例受試者隨機(jī)選擇6例(男、女各3例)進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)，7張雙音節(jié)詞表采用拉丁方設(shè)計(jì)，噪聲強(qiáng)度固定為65 dB A，言語聲初始強(qiáng)度為65 dB A,采用下降法，以2 dB為步距。測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)言語識(shí)別率在90%以上、20%以下進(jìn)入了平臺(tái)期，因此實(shí)驗(yàn)選取20%～90%的言語識(shí)別率進(jìn)行分析；噪聲入射角為0°時(shí)信噪比(S/N)為：0、-2、-4、-6、-8、-10 dB；噪聲入射角為90°時(shí)信噪比為：-10、-12、-14、-16、-18、-20 dB[3]。

正式測(cè)試：7張普通話雙音節(jié)詞表采用拉丁方設(shè)計(jì)[4](表1、2)，44例受試者隨機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，受試者與正前方(0°角)揚(yáng)聲器和正右側(cè)(90°角)揚(yáng)聲器距離均為1 m，且場(chǎng)聲器的中心與受試者坐位時(shí)耳部在同一水平。測(cè)試時(shí)噪聲強(qiáng)度固定為65 dB A，言語聲初始強(qiáng)度為65 dB A,采用下降法，步距為2 dB；受試者聽到測(cè)試詞后復(fù)述，鼓勵(lì)猜測(cè)。每例受試者均進(jìn)行三種聲場(chǎng)環(huán)境[安靜環(huán)境、噪聲方位為0°(即前方噪聲)、噪聲方位為90°]下的測(cè)試(表3)，記錄信噪比對(duì)應(yīng)的言語識(shí)別率。測(cè)試中安排休息10～15分鐘。

表1　安靜環(huán)境及噪聲入射角為0°時(shí)受試者雙音節(jié)詞

表2　噪聲入射角為90°時(shí)雙音節(jié)詞表測(cè)試順序及信噪比

表3　不同測(cè)試環(huán)境揚(yáng)聲器的輸出聲及方向

計(jì)分方法：通過智能化軟件自動(dòng)計(jì)算識(shí)別率，雙音節(jié)詞中兩個(gè)字的聲母、韻母及聲調(diào)均復(fù)述正確得1分；無反應(yīng)、聲母錯(cuò)、韻母錯(cuò)或聲調(diào)錯(cuò)均記為0分；每張?jiān)~表的言語識(shí)別率得分=(復(fù)述正確的詞數(shù)/總詞數(shù))×100%。

1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)方法采用SPSS 17.0軟件雙數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。為了分析言語識(shí)別率和信噪比的關(guān)系，根據(jù)Nissen提出的以Logit曲線作為P-I函數(shù)(識(shí)別率-強(qiáng)度函數(shù)曲線)模板[5]，擬合出每個(gè)受試者噪聲入射角0°和90°時(shí)的雙音節(jié)詞識(shí)別率-信噪比函數(shù)曲線；P=exp(a +b×i)/[1+exp(a +b×i)] ,P為言語識(shí)別率，i為信噪比值作為擬合公式[6](a、b是根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算得到的數(shù)學(xué)系數(shù)，exp是e為底數(shù)的指數(shù)函數(shù))。

2結(jié)果

選取“非線性擬合”作為數(shù)據(jù)擬合方式，先由非線性擬合方程P=exp(a +b×i)/[1+exp(a +b×i)]得到個(gè)體的a、b值，再由擬合方程計(jì)算得到每位受試者噪聲入射角0°和90°時(shí)20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%言語識(shí)別率對(duì)應(yīng)的信噪比值，并得出44例受試者不同識(shí)別率對(duì)應(yīng)的信噪比的平均值及0°～90°差值(空間分離優(yōu)勢(shì))(表4)。

表4　不同言語識(shí)別率噪聲入射角0°、90°信噪比和差值(dB S/N)

可見，隨著言語識(shí)別率降低，信噪比降低，且0°～90°差值逐漸增大；對(duì)于相同的言語識(shí)別率，噪聲入射角0°對(duì)應(yīng)的信噪比值總是大于噪聲入射角90°對(duì)應(yīng)的信噪比值。

3討論

空間分離優(yōu)勢(shì)是指當(dāng)目標(biāo)信號(hào)(本研究中的言語聲)和競(jìng)爭(zhēng)信號(hào) (本研究中的語譜噪聲)在空間上分離時(shí)，獲取目標(biāo)信號(hào)相對(duì)容易[7]。雙耳對(duì)言語識(shí)別的優(yōu)勢(shì)是言語冗余度，頭影效應(yīng)和雙耳攫取效應(yīng)的綜合作用；當(dāng)言語信號(hào)和噪聲信號(hào)在空間上分離時(shí)，靠近言語聲遠(yuǎn)離噪聲的一側(cè)耳比另一側(cè)耳信噪比高；大腦可選擇信噪比高的一側(cè)耳輸入[1，8]，這種“頭影效應(yīng)”可提供大約3 dB的信噪比優(yōu)勢(shì)。本研究得出的50%言語識(shí)別率對(duì)應(yīng)的噪聲下的空間分離優(yōu)勢(shì)與以往文獻(xiàn)(采用不同言語測(cè)試材料)[3,8](表5)比較，在空間分離優(yōu)勢(shì)方面無明顯差異。

表5　不同作者報(bào)告的噪聲入射角0°、90°的信噪比及空間分離優(yōu)勢(shì)(dB S/N)

空間分離優(yōu)勢(shì)存在主要是因?yàn)轭^影效應(yīng)(head shadow effect)、總和效應(yīng)(binaural summation)、壓縮效應(yīng)(binaural squelch)。當(dāng)言語信號(hào)和噪聲來自不同的方向時(shí)，頭影效應(yīng)對(duì)言語識(shí)別能力有明顯的提高作用。雙耳助聽時(shí)，由于頭影效應(yīng)的存在，絕大多數(shù)情況下會(huì)有一側(cè)信噪比優(yōu)于另一側(cè)，這使聽覺中樞能夠選擇更好的信號(hào)，從而使言語識(shí)別能力提高。雙側(cè)人工耳蝸植入者頭影效應(yīng)的影響范圍大約為4～7 dB，因此，對(duì)佩戴人工聽覺裝置的患者，建議在建立交流情景時(shí)，盡量將目標(biāo)聲源與噪聲源分離，使得接收到的信息量更多且聲音強(qiáng)度更高，從而“聽”得更清晰?？偤托?yīng)是指聆聽同樣強(qiáng)度的聲音雙耳聽到的響度大于單耳；對(duì)于聽力正常人，由于總和效應(yīng)，閾值附近的聲音聲強(qiáng)將增加3 dB,中或高強(qiáng)度的聲音將增加6～10 dB。因此，建議佩戴人工聽覺裝置的患者盡可能的利用雙耳聆聽的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行會(huì)話交流，以保證獲得盡可能多的信息量，從而獲得更加優(yōu)質(zhì)的交流能力[8,10]。

總之，正常青年人噪聲下普通話雙音節(jié)詞測(cè)試中噪聲和言語聲的方向?qū)?huì)影響言語識(shí)別率的得分，當(dāng)噪聲和言語聲空間分離優(yōu)勢(shì)增大(噪聲入射角0°與 90°的信噪比差值越小)時(shí)，言語識(shí)別率的成績(jī)更加優(yōu)秀。

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(2015-08-12收稿)

(本文編輯周濤)

Mandarin Disyllables in Noise Test for Normal Hearing People for Spatial Separation Advantages

Chen Jing*, Yu Haiying, Wang Shuo, Li Yuling, Wu Wenfang, Zhang Hua

(Beijing Tongren Hospital, Capital Medical University, Beijing Institute of Otolaryngology, Beijing, 100005, China)

【Abstract】ObjectiveTo evaluate Mandarin disyllables recognition scores in noise for normal hearing people, and to establish a model for teaohing. The second goal is to get the spatial separated advantage while the noise changing its direction.MethodsPercentage of correct word recognition was measured for each list by testing 50 Mandarin-speaking people aged from 18 to 30 with normal aural/oral communicational abilities And.6 of them joined the pilot study aimed to identify a presentation level that would be used in the formal test. The other 44 subjects participated in the formal speech test.ResultsWhen the noise was at 0 and 90 , the speech recognition changed along with the change of signal-to-noise ratio levels. Despite of the speech recognition effect, there was a strong relation between the signal-to-noise ratio of 0° and 90°.ConclusionThe direction of speech and noise may strongly influence the speech recognition scores. When the noise and signal is separated, the score will be better.

【Key words】Disyllabic word;Speech recognition;Signal-to-noise ratio

【中圖分類號(hào)】R764.43+3；H018.4

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】1006-7299(2016)02-0123-03

DOI：10.3969/j.issn.1006-7299.2016.02.003

作者簡(jiǎn)介：陳靜，女，北京人，主管技師，主要研究方向?yàn)榕R床聽力學(xué)。通訊作者：張華(Email：a-zhang@263.net)

網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2015-12-3011：19

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1391.R.20151230.1119.016.html

△國(guó)家自然科學(xué)基金(81070784，30772488，81200754)、首都衛(wèi)生科研發(fā)展專項(xiàng)自主創(chuàng)新項(xiàng)目(首發(fā)2011-1017-04)聯(lián)合資助

1首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京同仁醫(yī)院，北京市耳鼻咽喉科研究所(北京100005)；2首都醫(yī)科大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院