听力障碍者的言语识别
作者：魏朝刚 曹克利 王直中
单位：魏朝刚(江西省九江市妇幼保健院(九江 332000)；曹克利(江西省九江市妇幼保健院(九江 332000)；王直中(江西省九江市妇幼保健院(九江 332000)
关键词：
听力学及言语疾病杂志000228
【中图分类号】 R764.44 【文献标识码】 A
【文章编号】 1006-7299(2000)02-0111-02
听力障碍者言语识别能力的降低通常涉及双重问题，首先，他们的听阈普遍较高，其结果降低和减小了言语舒适范围[1]，即减少了感觉舒适的言语强度的范围。一些辅音发音部位(place of articulation)的信息可帮助其识别，对这些低强度辅音，他们也常作出错误的判别。其次，感音性听力障碍者对阈上刺激的识别能力也有所降低[2～5]。研究听力障碍者包括重度感音神经性聋者的言语识别机制具有较大的临床意义。
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1 阈值和信号放大
用信号放大来矫治听力障碍则会导致自然语音中强度分布的变化[6]，强度分布的变化必将影响语音的识别。Freyman和Nerbonne[6]，对50名学生用22组由元音-辅音-元音(V-C-V)所组成的音节进行测试，研究语音被放大后的识别结果。他们发现言语振幅包络中的信息易受振幅放大的影响；对于阻塞音(stop)，塞擦音(affricate)和摩擦音(fricative)等音素放大后增加了浊阻塞音(voiced stop)的成份，而鼻音(nasal)和滑音(glide)音素被放大后，则增加了浊摩擦音(voiced fricative)的成份。进而推测这是由于位于中间的辅音成份被单独放大后导致这些音素的元-辅音能量相对分布的变化。
言语声学的研究结果表明，绝大多数辅音强度较元音强度要低，最低的辅音与最强的元音强度间可相差30 dB[7]。因此当受试者的听觉动态范围减小或听觉困难时，相对低的辅音强度会降低对言语的理解。Montgomery和Edge[8]用辅音-元音-辅音(C-V-C)组成的无意义单词对听力障碍者进行辅元强度比(C/V)的理解测试试验。他们发现当C/V比较低时，通过提升C/V比，即增加辅音强度后可使正确识别率提高11%。其原因可能是在改变C/V比以前有些辅音强度处在阈值水平以下，而当提高C/V以后这些辅音能被听见，增加了辅音的可听度。然而当信号强度水平较高时，辅音通常就可听见，因此进一步提高辅音强度就很少有效果。所以提高C/V比对低水平信号显得更加重要[9]。再者C/V比对各类辅音识别的影响是不尽相同的[7]，对于滑音(glides)和咝擦音(sibilant fricatives)的识别得分随C/V比的增加而提高，鼻音(nasals)和弱摩擦音(weak fricatives)在低C/V比时识别最好，而阻塞音(stops)和塞擦音(affricates)总体上是不受C/V比的影响。Balakrishnan[7]的研究结果还表明22个辅音中的多数随C/V比的增加使识别得分提高，放大辅音振幅多数情况下有利于辅音识别。适宜的辅/元强度比值是很重要的，不过有关最佳C/V比值还有待进一步研究。
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2 掩蔽
对于正常听力者，在掩蔽带内的测试信号其阈值与掩蔽强度间具有相关性。阈值随掩蔽声级增加而增加的比例，取决于信号频率在带通掩蔽声(passband masker)中所处的位置。当信号频率处于掩蔽声的频段时，阈值水平的提高较掩蔽强度的增加快，即掩蔽水平增加1 dB时，阈值提高1 dB以上。对感音神经性聋患者，当信号频率在掩蔽声频段内时，情况与正常听力者结果大致相似[11]。当信号频率超出掩蔽声频带时，阈值水平的提高比正常听力者慢，也即趋向于线性关系。
在限带掩蔽(bandlimited masker)的研究中，掩蔽强度的变化对言语识别率产生一定的作用。而不同程度的听力障碍可能会对这种作用产生一些影响[12]。在通常语言交流的响度水平时，对于正常听力者适当增加掩蔽强度可能并不会引起言语识别的实质性下降。然而对于听力障碍者，在该响度水平时增加掩蔽强度，会使整个言语频带内的听觉敏感带宽(band-sensation)减小。因此使错误的言语反应比例增加和/或掩蔽可能进一步减小敏感带宽，言语识别出现实质性下降，当掩蔽频谱声级增加时辅音识别得分降低[12]，识别得分与掩蔽声级间的函数关系的变化受掩蔽带宽与言语响度水平的影响，掩蔽带宽增加或言语响度水平降低时识别得分均下降。
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Rankovic[21]近期研究发现，当在相同的噪声时，掩蔽后产生的阈值升高程度，听力障碍者大于正常听力者，且听力障碍者在各种掩蔽频段内听阈都升高，很显然噪声对听力障碍者的言语识别产生的影响大于听力正常者。
3 频谱及频谱淡化(spectral smearing)
绝大多数的言语信息被认为是通过瞬时频谱变化及随时间而改变的包络曲线来传递的[13]。有充分的证据表明感音神经性耳聋会导致频率分析能力的下降，其程度与听力障碍严重度相关[14]。频率分析能力的下降是听力障碍者对放大后的言语理解困难的主要原因[14]。感音神经性耳聋除频率分辨率下降外，还存在对部分言语频率难以感知，强度与响度间的不正常关系及时间分辨率的减低[15]。
频谱淡化(spectral smearing)通常是指对言语谱中某些谱峰段的振幅进行压缩处理，使谱峰变得不甚明显，导致识别困难。当被频谱淡化的带宽达到一定宽度时，淡化处理就开始影响言语的识别，增加淡化带宽言语识别将进一步下降[16]。另外，频谱淡化会加剧噪声对言语识别的障碍作用[17]。
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对音素识别产生明显影响的最小淡化的频率带宽是250 Hz，产生最大影响时所需的最小淡化带宽为8 kHz[13]，此时再进一步增宽淡化的频率带宽并不会加大淡化对音素识别的影响。在完全淡化时音素识别仍大于封闭项列测试的机会水平[18]，对此可能的解释是虽然除去了全部频谱包络信息，但仍存在振幅包络信息。单词识别与音素识别相比，产生影响的最小淡化频率带宽也是250 Hz，而当淡化频率带宽增加至2 kHz时对单词识别就产生了最大影响[15]，单词识别率比音素识别率下降更快与此有关。而辅音识别相比于元音较少受到淡化的影响[15]，当移去所有频谱信息后，辅音特征受影响程度不尽相同，辅音浊度(consonant voicing)受影响最少，辅音发音方式(consonant manner)次之，而辅音发音部位(consonant place)最差[18]，在完全淡化时则无辅音部位信息被利用[13]。
频谱淡化阻碍音素辨别主要是减少了言语中的共振模式(formant pattern)，它被认为是元音和辅音部位特征的主要信息[13]。
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4 快速共振峰过渡(rapid formant transitions)
感音神经性聋者表现出较差的言语识别能力是由于语音听觉阈值或感受阈值的升高[19]。对于这种较差的识别能力可能解释为感音神经性耳聋患者在利用包含在快速共振峰过渡中的信息时有困难，而这些信息含有辅音发音部位的语音特征，有助于对这些辅音的识别[2，20]。Zeng和Turner[3]观察了感音神经性聋患者在可听级(audible levels)时对摩擦元音音节中共振过渡时程的应用，在这些音节中的过渡时程(40～50 ms)比常见的阻塞辅音音节中的时程(15～50 ms)略长，其信息的利用也表现出困难。有听觉系统损害的患者在利用阻塞辅音中的快速共振峰时程时存在特别困难。
患有感音神经性听力障碍者在利用短时程的滑音信息时，存在一些问题。当增加共振峰过渡时程后减慢了频率变化速率，因而有利于他们识别的改进[5]。Ochs[4]等对共振峰过渡时程进行系统增加，比较了听力正常和听力受损者对阻塞辅音的识别能力。他们发现听力受损者如同听力正常者一样，当共振峰时程增加时表现出识别程度的改进。正常听力者当过渡时程达20 ms或更长时，识别率最高。而对听力障碍者即使再延长时程也不能接近正常听力者的识别程度[5]。
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听力障碍程度与识别改进程度之间的关系表明[5]，听力障碍越严重，通过增加共振峰过渡时程中获得改进的益处越少。换句话，听力障碍越严重的患者，在言语识别时表现出越明显的不足。
参考文献
1，Souza PE,Turner CW.Effect of single-channel compression on temporal speech information[J].Journal of Speech and Hearing Research,1996,39:901.
2，Summmerfield O,Foster J,Tyler R,et al.Influences of formant bandwidth and auditory frequency selelctivity on identification of place of articualtion in stop consonants[J].Speech Commun,1985,4:213.
, http://www.100md.com
3，Zeng FG,Turner C W.Recognition of voiceless fricatives by normal and hearing-impaired subject[J].Journal of Speech and Hearing Research,1990,33:440.
4，OchsMT,Humes LE,Ohde RN, et al.Frequency discrimination ability and stop-consonant identification in normally hearing and hearing-imparired subjects[J].Journal of Speech and Hearing Reserch,1989,32:133.
5，Turner CW,Smith S J,Aldridge PL,et al.Formant transition duration and speech recognition in normal and heraing-impaired listeners[J].Journal of the Acoustical Society of America,1997,101:2822.
, 百拇医药
6，Freyman RL,Nerbonne GP.Consonant confusions in amplitude-expanded speech[J].Journal of Speech and Hearing Research,1996,39:1124.
7，Balakrishnan U,Freyman LR,Chiang YC,et al.Consonant recognition for spectrally degraded speech as a function of consonant-vowel intensity ratio[J].Journal of the Acoustical Society of America,1996,99:3758.
8，Montgomery AA,Edge RA.Evaluation of two speech enhancement techniques to improve speech intelligibility for hearing impaired adults[J].Journal of Speech and Hearing Reserch,1988,31:386.
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9，Freyman RL,Nerbonne GP.The importance of consonant-vowel intensity ration in the intelligibility of voiceless consonants[J].Journal of Speech and Hearing Research,1989,32:524.
10，Glasberg BR,J Moore BC.Growth-of-masking functions for several types of maskers[J].Journal of the Acoustical Society of America,1994,96:134.
11，Dubno JR,Schaefer AB.Compraison of frequency selectivity and consonant recognition among hearing-impaired and masked normal-hearing listeners[J].Journal of the Acoustical Society of America,1992,91:2110.
, 百拇医药
12，Dubno JR,Ahlstrom JB.Growth of low-pass masking of pure and speech for hearing-impaired and normal-hearing listeners[J].Journal of the Acoustical Society of America,1995,98:113.
13，Boothroyd A,Mulhearn B,Gong J,et al.Effects of spectral smearing on phoneme and word recognition[J].Journal of the Acoustical Society of America,1996,100:1807.
14，Glasberg BR,Moore BCJ.Auditory filter shapes in subjects with unilateral and bilateral cochlear impairments[J].Journal of the Acoustical Society of America,1986,79:1020.
, http://www.100md.com
15，Glasberg BR,Moore BC J.Effects fluctuations on gap detection[J],Hearing Research,1992,64:81.
16，Keurs M,Festen JM,Plomp R.Effect of spectral envelope smearing on speech reception[J].Journal of the Acoustical Society of America,1992,91:2872.
17，Baer T,Moore BCJ.Effects of spectral smearing on the intelligibility of sentences in noise[J].Journal of the Acoustical Society of America,1993,94:1229.
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18，Turner CW,Souza PE,Forget LN. Use of temporal envelope smearing on speech reception[J].Journal of the Acoustical Society of America,1995,91:2872.
19，Turner CW,Fabry DA,Barrett S,et al.Detection and recognition of stop consonants by normal-hearing and hearing-impaired listeners[J].Journal of Speech and Hearing Rsearch,1992,35:942.
20，Klatt DH.Review of selected models of speech perception[M].In W.Marslen-Wilson,Ed.Lexical representation and process.Cambridge Ma: MTT Press,1989.169～226.
21，Rankovic CM.Factors governing speech reception benefits of adaptive linear filtering for listeners with sensorineural hearing loss[J].Journal of the Acoustical Society of America,1998,103:1043
1999-08-21收稿
1999-03-01修回, 百拇医药
单位：魏朝刚(江西省九江市妇幼保健院(九江 332000)；曹克利(江西省九江市妇幼保健院(九江 332000)；王直中(江西省九江市妇幼保健院(九江 332000)
关键词：
听力学及言语疾病杂志000228
【中图分类号】 R764.44 【文献标识码】 A
【文章编号】 1006-7299(2000)02-0111-02
听力障碍者言语识别能力的降低通常涉及双重问题，首先，他们的听阈普遍较高，其结果降低和减小了言语舒适范围[1]，即减少了感觉舒适的言语强度的范围。一些辅音发音部位(place of articulation)的信息可帮助其识别，对这些低强度辅音，他们也常作出错误的判别。其次，感音性听力障碍者对阈上刺激的识别能力也有所降低[2～5]。研究听力障碍者包括重度感音神经性聋者的言语识别机制具有较大的临床意义。
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1 阈值和信号放大
用信号放大来矫治听力障碍则会导致自然语音中强度分布的变化[6]，强度分布的变化必将影响语音的识别。Freyman和Nerbonne[6]，对50名学生用22组由元音-辅音-元音(V-C-V)所组成的音节进行测试，研究语音被放大后的识别结果。他们发现言语振幅包络中的信息易受振幅放大的影响；对于阻塞音(stop)，塞擦音(affricate)和摩擦音(fricative)等音素放大后增加了浊阻塞音(voiced stop)的成份，而鼻音(nasal)和滑音(glide)音素被放大后，则增加了浊摩擦音(voiced fricative)的成份。进而推测这是由于位于中间的辅音成份被单独放大后导致这些音素的元-辅音能量相对分布的变化。
言语声学的研究结果表明，绝大多数辅音强度较元音强度要低，最低的辅音与最强的元音强度间可相差30 dB[7]。因此当受试者的听觉动态范围减小或听觉困难时，相对低的辅音强度会降低对言语的理解。Montgomery和Edge[8]用辅音-元音-辅音(C-V-C)组成的无意义单词对听力障碍者进行辅元强度比(C/V)的理解测试试验。他们发现当C/V比较低时，通过提升C/V比，即增加辅音强度后可使正确识别率提高11%。其原因可能是在改变C/V比以前有些辅音强度处在阈值水平以下，而当提高C/V以后这些辅音能被听见，增加了辅音的可听度。然而当信号强度水平较高时，辅音通常就可听见，因此进一步提高辅音强度就很少有效果。所以提高C/V比对低水平信号显得更加重要[9]。再者C/V比对各类辅音识别的影响是不尽相同的[7]，对于滑音(glides)和咝擦音(sibilant fricatives)的识别得分随C/V比的增加而提高，鼻音(nasals)和弱摩擦音(weak fricatives)在低C/V比时识别最好，而阻塞音(stops)和塞擦音(affricates)总体上是不受C/V比的影响。Balakrishnan[7]的研究结果还表明22个辅音中的多数随C/V比的增加使识别得分提高，放大辅音振幅多数情况下有利于辅音识别。适宜的辅/元强度比值是很重要的，不过有关最佳C/V比值还有待进一步研究。
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2 掩蔽
对于正常听力者，在掩蔽带内的测试信号其阈值与掩蔽强度间具有相关性。阈值随掩蔽声级增加而增加的比例，取决于信号频率在带通掩蔽声(passband masker)中所处的位置。当信号频率处于掩蔽声的频段时，阈值水平的提高较掩蔽强度的增加快，即掩蔽水平增加1 dB时，阈值提高1 dB以上。对感音神经性聋患者，当信号频率在掩蔽声频段内时，情况与正常听力者结果大致相似[11]。当信号频率超出掩蔽声频带时，阈值水平的提高比正常听力者慢，也即趋向于线性关系。
在限带掩蔽(bandlimited masker)的研究中，掩蔽强度的变化对言语识别率产生一定的作用。而不同程度的听力障碍可能会对这种作用产生一些影响[12]。在通常语言交流的响度水平时，对于正常听力者适当增加掩蔽强度可能并不会引起言语识别的实质性下降。然而对于听力障碍者，在该响度水平时增加掩蔽强度，会使整个言语频带内的听觉敏感带宽(band-sensation)减小。因此使错误的言语反应比例增加和/或掩蔽可能进一步减小敏感带宽，言语识别出现实质性下降，当掩蔽频谱声级增加时辅音识别得分降低[12]，识别得分与掩蔽声级间的函数关系的变化受掩蔽带宽与言语响度水平的影响，掩蔽带宽增加或言语响度水平降低时识别得分均下降。
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Rankovic[21]近期研究发现，当在相同的噪声时，掩蔽后产生的阈值升高程度，听力障碍者大于正常听力者，且听力障碍者在各种掩蔽频段内听阈都升高，很显然噪声对听力障碍者的言语识别产生的影响大于听力正常者。
3 频谱及频谱淡化(spectral smearing)
绝大多数的言语信息被认为是通过瞬时频谱变化及随时间而改变的包络曲线来传递的[13]。有充分的证据表明感音神经性耳聋会导致频率分析能力的下降，其程度与听力障碍严重度相关[14]。频率分析能力的下降是听力障碍者对放大后的言语理解困难的主要原因[14]。感音神经性耳聋除频率分辨率下降外，还存在对部分言语频率难以感知，强度与响度间的不正常关系及时间分辨率的减低[15]。
频谱淡化(spectral smearing)通常是指对言语谱中某些谱峰段的振幅进行压缩处理，使谱峰变得不甚明显，导致识别困难。当被频谱淡化的带宽达到一定宽度时，淡化处理就开始影响言语的识别，增加淡化带宽言语识别将进一步下降[16]。另外，频谱淡化会加剧噪声对言语识别的障碍作用[17]。
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对音素识别产生明显影响的最小淡化的频率带宽是250 Hz，产生最大影响时所需的最小淡化带宽为8 kHz[13]，此时再进一步增宽淡化的频率带宽并不会加大淡化对音素识别的影响。在完全淡化时音素识别仍大于封闭项列测试的机会水平[18]，对此可能的解释是虽然除去了全部频谱包络信息，但仍存在振幅包络信息。单词识别与音素识别相比，产生影响的最小淡化频率带宽也是250 Hz，而当淡化频率带宽增加至2 kHz时对单词识别就产生了最大影响[15]，单词识别率比音素识别率下降更快与此有关。而辅音识别相比于元音较少受到淡化的影响[15]，当移去所有频谱信息后，辅音特征受影响程度不尽相同，辅音浊度(consonant voicing)受影响最少，辅音发音方式(consonant manner)次之，而辅音发音部位(consonant place)最差[18]，在完全淡化时则无辅音部位信息被利用[13]。
频谱淡化阻碍音素辨别主要是减少了言语中的共振模式(formant pattern)，它被认为是元音和辅音部位特征的主要信息[13]。
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4 快速共振峰过渡(rapid formant transitions)
感音神经性聋者表现出较差的言语识别能力是由于语音听觉阈值或感受阈值的升高[19]。对于这种较差的识别能力可能解释为感音神经性耳聋患者在利用包含在快速共振峰过渡中的信息时有困难，而这些信息含有辅音发音部位的语音特征，有助于对这些辅音的识别[2，20]。Zeng和Turner[3]观察了感音神经性聋患者在可听级(audible levels)时对摩擦元音音节中共振过渡时程的应用，在这些音节中的过渡时程(40～50 ms)比常见的阻塞辅音音节中的时程(15～50 ms)略长，其信息的利用也表现出困难。有听觉系统损害的患者在利用阻塞辅音中的快速共振峰时程时存在特别困难。
患有感音神经性听力障碍者在利用短时程的滑音信息时，存在一些问题。当增加共振峰过渡时程后减慢了频率变化速率，因而有利于他们识别的改进[5]。Ochs[4]等对共振峰过渡时程进行系统增加，比较了听力正常和听力受损者对阻塞辅音的识别能力。他们发现听力受损者如同听力正常者一样，当共振峰时程增加时表现出识别程度的改进。正常听力者当过渡时程达20 ms或更长时，识别率最高。而对听力障碍者即使再延长时程也不能接近正常听力者的识别程度[5]。
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听力障碍程度与识别改进程度之间的关系表明[5]，听力障碍越严重，通过增加共振峰过渡时程中获得改进的益处越少。换句话，听力障碍越严重的患者，在言语识别时表现出越明显的不足。
参考文献
1，Souza PE,Turner CW.Effect of single-channel compression on temporal speech information[J].Journal of Speech and Hearing Research,1996,39:901.
2，Summmerfield O,Foster J,Tyler R,et al.Influences of formant bandwidth and auditory frequency selelctivity on identification of place of articualtion in stop consonants[J].Speech Commun,1985,4:213.
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3，Zeng FG,Turner C W.Recognition of voiceless fricatives by normal and hearing-impaired subject[J].Journal of Speech and Hearing Research,1990,33:440.
4，OchsMT,Humes LE,Ohde RN, et al.Frequency discrimination ability and stop-consonant identification in normally hearing and hearing-imparired subjects[J].Journal of Speech and Hearing Reserch,1989,32:133.
5，Turner CW,Smith S J,Aldridge PL,et al.Formant transition duration and speech recognition in normal and heraing-impaired listeners[J].Journal of the Acoustical Society of America,1997,101:2822.
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6，Freyman RL,Nerbonne GP.Consonant confusions in amplitude-expanded speech[J].Journal of Speech and Hearing Research,1996,39:1124.
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8，Montgomery AA,Edge RA.Evaluation of two speech enhancement techniques to improve speech intelligibility for hearing impaired adults[J].Journal of Speech and Hearing Reserch,1988,31:386.
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9，Freyman RL,Nerbonne GP.The importance of consonant-vowel intensity ration in the intelligibility of voiceless consonants[J].Journal of Speech and Hearing Research,1989,32:524.
10，Glasberg BR,J Moore BC.Growth-of-masking functions for several types of maskers[J].Journal of the Acoustical Society of America,1994,96:134.
11，Dubno JR,Schaefer AB.Compraison of frequency selectivity and consonant recognition among hearing-impaired and masked normal-hearing listeners[J].Journal of the Acoustical Society of America,1992,91:2110.
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12，Dubno JR,Ahlstrom JB.Growth of low-pass masking of pure and speech for hearing-impaired and normal-hearing listeners[J].Journal of the Acoustical Society of America,1995,98:113.
13，Boothroyd A,Mulhearn B,Gong J,et al.Effects of spectral smearing on phoneme and word recognition[J].Journal of the Acoustical Society of America,1996,100:1807.
14，Glasberg BR,Moore BCJ.Auditory filter shapes in subjects with unilateral and bilateral cochlear impairments[J].Journal of the Acoustical Society of America,1986,79:1020.
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15，Glasberg BR,Moore BC J.Effects fluctuations on gap detection[J],Hearing Research,1992,64:81.
16，Keurs M,Festen JM,Plomp R.Effect of spectral envelope smearing on speech reception[J].Journal of the Acoustical Society of America,1992,91:2872.
17，Baer T,Moore BCJ.Effects of spectral smearing on the intelligibility of sentences in noise[J].Journal of the Acoustical Society of America,1993,94:1229.
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18，Turner CW,Souza PE,Forget LN. Use of temporal envelope smearing on speech reception[J].Journal of the Acoustical Society of America,1995,91:2872.
19，Turner CW,Fabry DA,Barrett S,et al.Detection and recognition of stop consonants by normal-hearing and hearing-impaired listeners[J].Journal of Speech and Hearing Rsearch,1992,35:942.
20，Klatt DH.Review of selected models of speech perception[M].In W.Marslen-Wilson,Ed.Lexical representation and process.Cambridge Ma: MTT Press,1989.169～226.
21，Rankovic CM.Factors governing speech reception benefits of adaptive linear filtering for listeners with sensorineural hearing loss[J].Journal of the Acoustical Society of America,1998,103:1043
1999-08-21收稿
1999-03-01修回, 百拇医药