Digitaalisesti simuloidun tilan kaiunnan vaikutus puheen tuottamiseen

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-202106152750
Title: Digitaalisesti simuloidun tilan kaiunnan vaikutus puheen tuottamiseen
Author: Asikainen, Atte
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Arts
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2021
Language: fin
URI: http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-202106152750
http://hdl.handle.net/10138/331083
Thesis level: master's thesis
Degree program: Kielellisen diversiteetin ja digitaalisten menetelmien maisteriohjelma
Master's Programme Linguistic Diversity in the Digital Age
Magisterprogrammet i språklig diversitet och digitala metoder
Specialisation: Fonetiikka
Phonetics
Fonetik
Abstract: Puhetta tuotetaan usein sisätiloissa, jolloin tila-akustiikka osallistuu puheviestintään. Aikaisemmissa tutkimuksissa kaiunnan on havaittu vaikuttavan puheen tuottamiseen, mutta tutkimuksia aiheesta on kuitenkin varsin niukasti. Haitallisen kaiunnan on havaittu altistavan äänityöläisiä, kuten opettajia, äänihäiriöille. Siksi on tärkeää tutkia, millaisissa sisätiloissa on ekonomisinta puhua. Tämän tutkimuksen tavoite on selvittää, mitkä puheen akustiset piirteet muuttuvat tilakaiun vaikutuksesta, ja miten. Kysymystä lähestytään kahdella eri tavalla: jälkikaiunta-ajan pidentämisellä sekä kaiun poistamisella. Puhesignaalin muutoksia peilataan Lombard-efektiin eli puheäänen voimistamiseen taustamelussa. Lisäksi tutkitaan, ovatko puheen muutokset poikkeavia sukupuolten tai prosodisesti erilaisten lauseiden välillä. Tutkimuskysymyksiä lähestytään puheentuottokokeella sekä akustisilla ja tilastollisilla analyyseilla. 11 suomenkielistä vapaaehtoista (kuusi naista ja viisi miestä) osallistui puheentuottokokeeseen, jossa kultakin koehenkilöltä äänitettiin 150 kuusitavuista lausetta. Lauseet tuotettiin viidessä eri tila-akustisessa olosuhteessa, joista neljässä koehenkilön päässä oleviin kuulokkeisiin syötettiin tämän omaa puhetta digitaalisesti kaikuprosessoituna reaaliajassa eri jälkikaiunta-ajoilla. Viidennessä olosuhteessa kuulokkeisiin ei syötetty mitään signaalia. Äänitetyistä lauseista mitattiin puhenopeus, intensiteetin ja perustaajuuden keskiarvo, maksimi ja muutos, narinan suhteellinen määrä sekä HNR (harmonics-to-noise ratio). Mittaustuloksia arvioitiin useilla eri tilastollisilla menetelmillä. Tutkimuksen tulokset osoittavat, että puhenopeus laskee tilastollisesti merkitsevästi jälkikaiunta-ajan pidetessä. Lisäksi puhenopeus nousi, kun kaiku poistettiin. Lisäksi narinan määrä laski jälkikaiunta-ajan ylittäessä yli sekunnin erityisesti miespuhujilla ja lauseissa, jossa paino sijaitsi lauseen lopussa. Lisäksi puheen monotonisuuden havaittiin kasvavan siirryttäessä kaiuttomasta olosuhteesta kaiutettuihin olosuhteisiin. Toisaalta puheen piirteissä havaittiin merkittäviä puhujakohtaisia eroja kaikuolosuhteiden välillä. Lisäksi lausepainon havaittiin vaikuttavan puheeseen huomattavasti herkemmin kuin kaiunta. Tutkimuksen tulokset viittaavat siihen, että puhuminen on ekonomisinta tiloissa, joissa jälkikaiunta-aika ei ole erityisen pitkä tai lyhyt. Tämä havainto tukee aiheen aikaisempaa tutkimusta. Jatkotutkimuksia aiheesta tarvitaan, sillä tutkimustietoa voidaan soveltaa etenkin opetustilojen akustisessa suunnittelussa, jotta etenkin puhetyöläisten äänet säilyisivät mahdollisimman terveinä koko työuran läpi.It is common for speech to occur in closed spaces. Hence, room acoustics have a significant role in speech communication. In previous studies, effects of reverberation on speech production have been found. However, research on the concerned field is yet scarce. Adverse room acoustics have been observed to expose occupational speakers, such as teachers, to voice disorders. Thus, it is crucial to study what are the room acoustic requirements for economic speaking. The purpose of this study is to examine which speech-acoustic traits change when the speaker is exposed to reverberation, and how. In the present study, two different approaches are taken: variation of reverberation time and removal of the reverberation. The changes in speech are reflected to the Lombard sign (the raise of speech level in a noisy environment). Additionally, differences related to gender and prosody are examined concerning the present topic. In this study, a speech production experiment was conducted with acoustic and statistical analyses. 11 Finnish-speaking volunteers (six females and five males) participated the experiment, where 150 short sentences were recorded from each participant. The sentences were produced in five different room-acoustic conditions. In four out of five, digitally simulated reverberation was played back on headphones worn by the participant with varying reverberation times. The fifth condition was (nearly) anechoic. Out of the recorded sentences, speech rate, creak ratio and harmonics-to-noise ratio were measured along with mean, maximum and movement of intensity and pitch. The measurements were then assessed with various statistical methods. The results of the study show a significant decrease in speech rate caused by an increasing reverberation time. Additionally, speech rate was the highest in the anechoic condition. Moreover, creak ratio decreased greatly when reverberation time increased to more than one second especially on male speakers and end-weighted sentences. Additionally, monotonousness was higher in reverberated conditions than the anechoic condition. However, substantial speaker-dependent differences in the effects of reverberation on speech were found. Moreover, sentence weight was found to influence speech more fundamentally than reverberation. The results suggest that rooms with average reverberation times, rather than particularly long or short, seem the most beneficial for speaking. This observation corresponds to previous studies. Further research on the field is required to extract valuable knowledge needed in acoustical design of spaces, including classrooms. Designing speaker-friendly spaces helps to preserve occupational speakers’ voices throughout their careers.
Subject: fonetiikka
akustiikka
akustinen analyysi
tila-akustiikka
tilakaiku
Lombard-efekti
prosodia


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Asikainen_Atte_progradu_2021.pdf 1.549Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record