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. Articulatie2. Prosodie3. Stem4. 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

Beperking in hypokinetische spraak

Akoestische maat

- bewegingsrestrictie - grootte van de klinkerdriehoek (VSA)

- traagheid en bewegingsrestrictie - transitiegrootte- transitieduur van F1 en F2- transitiehelling

-verminderde (fijn)controle van de articulatoren

- spectrale helling in het spectrum - mate van stem van /s/

- monotonie - F0

- F0 variabiliteit

Inleiding

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, 51-60 jaar)

• 4 luisteraars per meetmoment (een man en een vrouw per leeftijdsgroep)

• Afhankelijke variable: % orthografisch correct getranscribeerde sleutelwoorden

measurement point

Methode

Spraakmateriaal Maten Formules- /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)

• 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

Methode – spectrale maten van /s/

Uit: Chen & Stevens (2001)

Methode – spectrale maten van /s/

Uit: Chen & Stevens (2001)

Spectrale helling

Maat van stemhebbendheid

averaged spectrum

smoothed spectrum

Results

• VSA, formanttransities en spectrale helling /s/ laten geen significant verschil tussen de meetmomenten zien

• Effect van interventie

measurement point measurement point

measurement point

Maat van stem F0 SD van F0

Results

VSA F1 transitie-grootte

F1transitie-duur

F1transitie-helling

F2transitie-grootte

F2transitie-duur

Verstaan-baarheid

.056 .539 .464 .006 .500 .395

F2 transitie-helling

Spectrale helling

Maat van stem F0 SD van F0

Verstaan-baarheid

-.350 .053 .851* .242 .847*

Pearson correlatie-coefficienten tussen akoestische factoren enerzijds en maat van verstaanbaarheid anderzijds

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 zinsniveau1) Metingen op tekstniveau

- Geen generalisatie (EST oefeningen alleen op foneem-, woord- en zinsniveau)- Hogere werkdruk op tekstniveau

2) Verschil in F0 variabiliteit3) 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!