正常青年人噪声下普通话双音节词空间分离优势测试△

陈静　俞海英　王硕　李玉玲　武文芳　张华



·临床研究·

正常青年人噪声下普通话双音节词空间分离优势测试△

陈静1俞海英2王硕1李玉玲1武文芳2张华1

【摘要】目的探讨对正常青年人进行普通话言语测听材料(mandarin speech test materials，MSTMs)中的双音节词测试时信号与噪声空间分离对其言语识别能力的影响。方法使用MSTMs中的双音节词表对50例(预测试6例，正式测试44例)听力正常青年人进行两种环境、六种信噪比(S/N)(噪声入射角为0°时信噪比为0、-2、-4、-6、-8、-10 dB；噪声入射角为90°时信噪比为-10、-12、-14、-16、-18、-20 dB)条件下的言语识别率测试。结果在噪声入射角为0°和90°时，随着信噪比降低，言语识别率为90%、80%、70%、60%、50%、40%、30%、20%时，0°～90°信噪比的差值分别为5、6.1、6.8、7.3、7.8、8.3、8.9、9.3。结论噪声和言语声的方向会影响言语识别率的得分，当噪声和言语声空间分离优势增大(噪声入射角0°～90°信噪比差值越小)时，言语识别率更好。

【关键词】双音节词；言语识别率；信噪比

安静环境下的言语测试并不能充分满足听障患者助听效果评估需求，噪声下言语测听更有利于评估患者的听力及康复效果。本研究通过对正常听力青年人进行不同方向噪声条件下双音节词言语识别率测试，以获得该材料听力正常者的空间分离优势(spatial separation advantage,SSA)特性，探讨普通话双音节词测试时信号与噪声空间分离对其言语识别率的影响。

1对象与方法

1.1研究对象以18～30周岁的听力正常青年人50例为研究对象，平均21.0±2.0岁，其中男24例，女26例。受试者均为专科及以上学历，日常交流为普通话，无耳科疾病及其他相关疾病，双耳纯音听阈在正常范围(0.25、0.5、1、2、4、8 kHz纯音听阈均≤20 dB HL)；双侧鼓室导抗图均为A型，声反射均能引出。所有受试者均首次接触测试所用言语测听材料。

1.2言语测听材料采用张华等[1]编制的普通话言语测听材料(Mandarin speech test materials, MSTMs)中具有等价性的7张双音节词表(每表50个双音节词)作为言语测听材料，另有练习表1张，测试项10个，练习表中的测试项与7张双音节词表中的测试项没有重复。选取基于MSTMs语料获得的语谱噪声(speech noise，SN) 作为噪声材料，即经过滤波后的白噪声，在0.25～1 kHz间为等能量分布，在1～6 kHz间每倍频程能量衰减12 dB。

1.3测试方法测试地点为北京同仁医院耳鼻咽喉科临床听力学中心标准双间隔声室，本底噪声<20 dB A。言语测听材料的言语信号通过Lenovo计算机声卡输出，送入GSI-61听力计输出至扬声器播放给受试者。测试前由北京市计量科学研究院使用B&K 2209型精密声级计、B&K 4145 电容传声器，参考国标GB/T 7341.2-1998对设备和声场进行校准。校准时，以调节后的1 kHz校准纯音，分别对校准纯音和语谱噪声进行校准。

运用首都医科大学生物医学工程学院与北京同仁医院联合开发的汉语言语测听智能化系统[2]，在智能化软件中选择手动选表、手动操控给词的方式。每张表中各个词的测试顺序由智能化软件控制随机给出，言语信号通过软件经电脑输入听力计Channal 1，噪声信号通过软件经电脑输入听力计Channal 2，根据测试环节的要求选择扬声器给声传递给受试者。

预测试：从50例受试者随机选择6例(男、女各3例)进行预实验，7张双音节词表采用拉丁方设计，噪声强度固定为65 dB A，言语声初始强度为65 dB A,采用下降法，以2 dB为步距。测试结果发现言语识别率在90%以上、20%以下进入了平台期，因此实验选取20%～90%的言语识别率进行分析；噪声入射角为0°时信噪比(S/N)为：0、-2、-4、-6、-8、-10 dB；噪声入射角为90°时信噪比为：-10、-12、-14、-16、-18、-20 dB[3]。

正式测试：7张普通话双音节词表采用拉丁方设计[4](表1、2)，44例受试者随机进行实验，受试者与正前方(0°角)扬声器和正右侧(90°角)扬声器距离均为1 m，且场声器的中心与受试者坐位时耳部在同一水平。测试时噪声强度固定为65 dB A，言语声初始强度为65 dB A,采用下降法，步距为2 dB；受试者听到测试词后复述，鼓励猜测。每例受试者均进行三种声场环境[安静环境、噪声方位为0°(即前方噪声)、噪声方位为90°]下的测试(表3)，记录信噪比对应的言语识别率。测试中安排休息10～15分钟。

表1　安静环境及噪声入射角为0°时受试者双音节词

表2　噪声入射角为90°时双音节词表测试顺序及信噪比

表3　不同测试环境扬声器的输出声及方向

计分方法：通过智能化软件自动计算识别率，双音节词中两个字的声母、韵母及声调均复述正确得1分；无反应、声母错、韵母错或声调错均记为0分；每张词表的言语识别率得分=(复述正确的词数/总词数)×100%。

1.4统计学方法采用SPSS 17.0软件双数据进行统计学分析。为了分析言语识别率和信噪比的关系，根据Nissen提出的以Logit曲线作为P-I函数(识别率-强度函数曲线)模板[5]，拟合出每个受试者噪声入射角0°和90°时的双音节词识别率-信噪比函数曲线；P=exp(a +b×i)/[1+exp(a +b×i)] ,P为言语识别率，i为信噪比值作为拟合公式[6](a、b是根据实验数据计算得到的数学系数，exp是e为底数的指数函数)。

2结果

选取“非线性拟合”作为数据拟合方式，先由非线性拟合方程P=exp(a +b×i)/[1+exp(a +b×i)]得到个体的a、b值，再由拟合方程计算得到每位受试者噪声入射角0°和90°时20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%言语识别率对应的信噪比值，并得出44例受试者不同识别率对应的信噪比的平均值及0°～90°差值(空间分离优势)(表4)。

表4　不同言语识别率噪声入射角0°、90°信噪比和差值(dB S/N)

可见，随着言语识别率降低，信噪比降低，且0°～90°差值逐渐增大；对于相同的言语识别率，噪声入射角0°对应的信噪比值总是大于噪声入射角90°对应的信噪比值。

3讨论

空间分离优势是指当目标信号(本研究中的言语声)和竞争信号 (本研究中的语谱噪声)在空间上分离时，获取目标信号相对容易[7]。双耳对言语识别的优势是言语冗余度，头影效应和双耳攫取效应的综合作用；当言语信号和噪声信号在空间上分离时，靠近言语声远离噪声的一侧耳比另一侧耳信噪比高；大脑可选择信噪比高的一侧耳输入[1，8]，这种“头影效应”可提供大约3 dB的信噪比优势。本研究得出的50%言语识别率对应的噪声下的空间分离优势与以往文献(采用不同言语测试材料)[3,8](表5)比较，在空间分离优势方面无明显差异。

表5　不同作者报告的噪声入射角0°、90°的信噪比及空间分离优势(dB S/N)

空间分离优势存在主要是因为头影效应(head shadow effect)、总和效应(binaural summation)、压缩效应(binaural squelch)。当言语信号和噪声来自不同的方向时，头影效应对言语识别能力有明显的提高作用。双耳助听时，由于头影效应的存在，绝大多数情况下会有一侧信噪比优于另一侧，这使听觉中枢能够选择更好的信号，从而使言语识别能力提高。双侧人工耳蜗植入者头影效应的影响范围大约为4～7 dB，因此，对佩戴人工听觉装置的患者，建议在建立交流情景时，尽量将目标声源与噪声源分离，使得接收到的信息量更多且声音强度更高，从而“听”得更清晰。总和效应是指聆听同样强度的声音双耳听到的响度大于单耳；对于听力正常人，由于总和效应，阈值附近的声音声强将增加3 dB,中或高强度的声音将增加6～10 dB。因此，建议佩戴人工听觉装置的患者尽可能的利用双耳聆听的优势进行会话交流，以保证获得尽可能多的信息量，从而获得更加优质的交流能力[8,10]。

总之，正常青年人噪声下普通话双音节词测试中噪声和言语声的方向将会影响言语识别率的得分，当噪声和言语声空间分离优势增大(噪声入射角0°与 90°的信噪比差值越小)时，言语识别率的成绩更加优秀。

4参考文献

1张华，王硕，陈静，等.普通话言语测听材料的智能化研究[J].中华耳鼻咽喉科头颈外科杂志，2008,43:407.

2Wu WF, Zhang H. Development and evaluation of a computerized Mandarin speech test system in China[J]. Computers in Biology and Medicine, 2011, 41:131.

3Wong LL, Soli SD, Liu S,et al. Development of the Mandarin hearing in noise test (MHINT)[J].Ear Hear, 2007, 28:70s.

4邵广宇，张华，曹文，等.普通话言语测听材料的数字化录制与等价性分析[J].临床耳鼻咽喉科杂志,2008,15：512.

5Nissen SL, Harris RW, Jennings LJ, et al. Psychometrically equivalent Mandarin bisyllabic speech discrimination materials spoken by male and female talkers[J]. Int J Audiol, 2005, 44:379.

6任丹丹，张华，武文芳，等.普通话快速噪声下言语测听材料的等价性评估[J].中国耳鼻咽喉头颈外科，2012,19：137.

7Litovsky RY. Speech intelligibility and release from masking in young children[J]. J Acoust Soc Am,2005,117：3 091.

8Schleich P, Nopp P, D'Haese P. Head shadow, squelch, and summation effects in bilateral users of the MED-EL COMBI 40/40+ cochlear implant[J]. Ear Hear, 2004, 25:197.

9张宁，刘莎，徐娟娟，等.儿童版普通话噪声下言语测试年龄特异性校准因子的建立[J].听力学及言语疾病杂志,2012,20：97.

10Loizou PC, Hu Y, Litovsky R, et al. Speech recognition by bilateral cochlear implant users in a cocktail-party setting[J]. J Acoust Soc Am, 2009, 125:372.

(2015-08-12收稿)

(本文编辑周涛)

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

【中图分类号】R764.43+3；H018.4

【文献标识码】A

【文章编号】1006-7299(2016)02-0123-03

DOI：10.3969/j.issn.1006-7299.2016.02.003

作者简介：陈静，女，北京人，主管技师，主要研究方向为临床听力学。通讯作者：张华(Email：a-zhang@263.net)

网络出版时间：2015-12-3011：19

网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1391.R.20151230.1119.016.html

△国家自然科学基金(81070784，30772488，81200754)、首都卫生科研发展专项自主创新项目(首发2011-1017-04)联合资助

1首都医科大学附属北京同仁医院，北京市耳鼻咽喉科研究所(北京100005)；2首都医科大学生物医学工程学院