Thesis (M.S.)--Rowan University, 2004. / Typescript. Includes bibliographical references.

Thesis (M.S.)--Montana State University--Bozeman, 2006. / Typescript. Chairperson, Graduate Committee: Ross K. Snider. Includes bibliographical references (leaves 101-102).

Thesis (M.S.)--Brigham Young University. Dept. of Audiology and Speech-Language Pathology, 2005. / Includes bibliographical references (p. 40-45).

Infants with hearing loss (HL) are being diagnosed and fitted with amplification earlier than ever before. In order to acquire speech and language abilities that are on par with their normal-hearing (NH) peers, hearing-impaired (HI) infants require amplification that provides appropriate exposure to the sounds of their native language. To date, no research has addressed this issue and thus, there is a need to examine the type of amplification that is most suitable for infants during the early stages of language acquisition. In this thesis, three different amplification types were compared: one that preserves the natural spectral shape of speech (unmodified speech); a second that emphasises high-frequency speech information (positive spectral tilt); and a third that emphasises low-frequency information (negative spectral tilt). NH infants were tested to examine how each of these amplification types affects speech perception and to explore whether infants at different stages of language acquisition find modified spectral tilt a help or hindrance in perceiving native-language speech contrasts. A visual habituation (VH) procedure was used to test 288 6- and 9-month-old NH infants on their ability to discriminate the high-frequency fricative contrast /f/- /s/; the mid-frequency approximant contrast /l/-/r/; and the low-frequency vowel contrast /5/-/N/ under modified spectral tilt conditions. For each speech contrast, 96 infants were tested in one of three conditions: (a) unmodified spectral tilt (n = 32); (b) with a positive 6 dB/octave spectral tilt (n = 32); or (c) with a negative 6 dB/octave spectral tilt (n = 32). The results showed that both 6- and 9-month-olds discriminated the three speech contrasts in the unmodified condition. However, when the contrasts were spectrally modified, a consistent developmental trend emerged. Six-month-olds’ discrimination performance improved when the spectral tilt modification amplified the relevant frequency information. That is, for the consonant contrasts (fricatives /f/-/s/ and approximants /l/-/r/) 6-month-olds performed best when high-frequency information was emphasised, whereas for the vowel contrast (/5/-/N/) the best discrimination performance was found when low-frequency information was enhanced. Nine-month-olds, on the other hand, showed no evidence of discriminating any of the contrasts when spectral tilt was modified. For all three contrasts, the older infants’ best discrimination performance was in the unmodified spectral tilt condition. The findings reflect the early stages of linguistic development. Six-month olds, whose acoustically driven speech perception operates in a language-general mode, demonstrated a broad-based ability to discriminate speech sounds. They not only accommodated speech with positive or negative spectral tilt, but a facilitation effect was observed when relevant frequency information was amplified. In contrast, 9-month-olds, whose perception is linguistically driven, found that spectral tilt modifications hinder speech perception. It seems that because older infants are attuning to native phonemic categories, their attention is constrained to native language spectral profiles only. Thus, even those spectral tilt modifications that should have been beneficial for perception were eschewed by 9-month-olds because they were incompatible with the older infants���� narrow focus on spectrally intact native speech sounds. Only NH infants were tested in this study, so it is not possible draw firm conclusions about amplification schemes until HI infants are tested too. Nevertheless, the results have a number of implications for infants with HL. The demonstration that spectral tilt modifications interfere with older NH infants’ speech perception suggests that future research should investigate whether HI infants also show this developmental pattern. That is, do HI infants progressively attune to the native language, and if so, does this affect their perception of spectrally modified speech sounds? Moreover, if HI infants are to attune to the native language and acquire speech and language in the same way as their NH peers, then the research reported here suggests that, throughout infancy, HI infants will need access to amplified speech that maintains the spectral shape of natural speech. Thus, the current research demonstrates, for the first time, a developmental difference in the way that infants perceive spectrally modified speech, one that is closely linked to the infant’s stage of native-language attunement. This research provides a solid foundation on which to conduct further research with HI infants and offers preliminary suggestions with regard to amplification and intervention to ensure that HI infants have the opportunity to emulate the native-language attunement process and subsequently achieve language development outcomes comparable with their NH peers. / Doctor of Philosophy (PhD)

L’analyse du signal de parole offre un moyen privilégié pour l’évaluation clinique de la qualité de la voix en vue d’un diagnostique et d’une documentation quantitative des pathologies du larynx. Une analyse acoustique présente plusieurs avantages. En plus du coût peu élevé du système d’évaluation, elle est simple à mettre en œuvre, présente un caractère non invasif et documente quantitativement le degré d’enrouement perçu par le clinicien.<p>L’objectif de l’analyse du signal acoustique est d’extraire des indices pertinents permettant de déterminer les caractéristiques de la voix afin de renseigner sur l’état du larynx du locuteur. Dans ce contexte, plusieurs indices acoustiques sont utilisés pour caractériser la parole produite par des locuteurs dysphoniques. Un nombre de ces indices reflète la déviation du signal de parole voisée par rapport à la périodicité parfaite. Les causes de ces dyspériodicités sont diverses :vibrations non modales des cordes vocales, bruit de modulation comprenant les variations cycle à cycle de la durée de cycle (jitter) et de l’amplitude (shimmer) dues aux perturbations externes, bruit additif dû à une turbulence excessive, etc.<p>Les indices acoustiques des dyspériodicités vocales sont souvent obtenus à partir de fragments stationnaires de voyelles soutenues. La raison en est que les voyelles sans attaques et déclins sont faciles à analyser parce que les hypothèses de cyclicité et de stationnarité utilisées par les méthodes d’analyse sont valables pour beaucoup de locuteurs. En effet, les voyelles soutenues peuvent être supposées avec une bonne précision comme produites en maintenant invariant dans le temps les caractéristiques de la source vocale, du conduit vocal et des articulateurs et, donc, les paramètres des perturbations et du bruit sont facilement calculés pour les voyelles soutenues.<p>La plupart des cliniciens considèrent la parole continue plus informative que les voyelles soutenues. Plusieurs arguments en faveur de l’analyse de la parole continue peuvent être avancés. La vibration des cordes vocales doit commuter continuellement pour donner lieu à l’apparition ou l’extinction du voisement, le voisement doit être maintenu alors que l’impédance supra-glottique change constamment, plus particulièrement durant les obstruents, et le larynx doit descendre et monter continuellement. Le larynx fonctionne donc dans des conditions non stationnaires et très variables. La parole continue contient donc les caractéristiques dynamiques de la source de la voix et du conduit vocal tels que l’attaque et le déclin et les variations dans la fréquence fondamentale et l’amplitude. De même, il semble que les locuteurs compensent moins pour leurs problèmes de voix lors de la production de la parole continue que lorsqu’ils produisent des voyelles soutenues.<p>Les méthodes de traitement du signal de parole pour la caractérisation des troubles de la voix sont basées sur les hypothèses de stationnarité et de périodicité locales qui conduisent à des approches heuristiques permettant de détecter et d’isoler les périodes fondamentales ou les harmoniques spectrales. Comme conséquence, des erreurs d’insertion ou d’omission se produisent souvent lors de l’analyse des signaux fortement perturbés. Ces erreurs biaisent numériquement les indices acoustiques. Les mesures objectives ne sont donc fiables que lorsque l’analyse est effectuée sur des voyelles soutenues produites par des locuteurs faiblement ou modérément enroués.<p>La précision des méthodes d’analyse dans le cadre de l’estimation des dyspériodicités vocales est une caractéristique fondamentale. En effet, les perturbations cycle à cycle des durées de cycle peuvent être inférieures à 1 % alors que les perturbations cycle à cycle de l’amplitude peuvent être inférieures à 10 %. Donc, les méthodes de traitement doivent être appliquées avec précaution vis à vis de la précision de mesure pour ne pas biaiser les valeurs numériques. Le bruit de quantification par exemple peut affecter la précision d’estimation s’il n’est pas pris en considération.<p>Cette thèse se focalise sur le développement de méthodes robustes d’analyse acoustiques du signal de parole continue en vue de la caractérisation des troubles de la voix, la définition et l’évaluation d’indices acoustiques pour quantifier les dyspériodicités vocales et le développement d’une méthode d’évaluation perceptive fiable permettant de mesurer et comparer les performances des différentes méthodes d’analyse développées.<p>Les méthodes développées sont de deux types :des méthodes d’analyse par bloc qui opèrent sur des trames de courte durée du signal et des méthodes adaptatives qui permettent d’analyser le signal à chaque échantillon en tenant compte de son caractère non stationnaire.<p>Deux indices acoustiques sont utilisés pour quantifier les dyspériodicités vocales dans le signal de parole. Le premier indice, utilisé conventionnellement dans le cadre de l’évaluation objective de la qualité de la voix, est le rapport signal à dyspériodicité global. La valeur numérique de l’indice global est principalement déterminée par les segments vocaliques et donc il peut masquer certains évènements locaux, notamment dans le cas de l’analyse de la parole continue. Le second indice proposé comme alternative à l’indice global est le rapport signal à dyspériodicité segmental. Il a pour objectif de donner une plus forte pondération aux segments bruités de faibles niveaux qui sont peu pondérés dans le calcul de l’indice global.<p>La méthode d’évaluation perceptive développée est basée sur la comparaison de paires de signaux. Elle permet d’obtenir des résultats fiables même lorsque l’évaluation est réalisée par des auditeurs naïfs n’ayant pas d’expérience dans l’évaluation de la qualité de la voix et permet une grande concordance inter-juges et intra-juges. Les performances de la méthode d’évaluation perceptive basée sur la comparaison de paires de signaux sont comparées à celles de la méthode conventionnelle utilisée en milieu clinique.<p>Les performances des différentes méthodes d’analyse et des indices acoustiques sont mesurées en les testant sur des corpus comprenant des voyelles soutenues et de la parole continue. Les stimuli sont produits par des locuteurs normophoniques et dysphoniques et comprennent une large gamme de pathologies.<p> / Doctorat en sciences appliquées / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Within the context of the assessment of laryngeal function, acoustic analysis has an important place because the speech signal may be recorded non-invasively and it forms the base on which the perceptual assessment of voice is founded. Given the limitations of perceptual ratings, one has investigated vocal cues of disordered voices that are clinically relevant, summarize properties of speech signals and report on a speaker's phonation in general and voice in particular. Ideally, the acoustic descriptors should also be correlates of auditory-perceptual ratings of voice. Generally speaking, the goal of acoustic analysis is to document quantitatively the degree of severity of a voice disorder and monitor the evolution of the voice of dysphonic speakers.<p><p><p>The first part of this thesis is devoted to the analysis of disordered connected speech. The aim is to investigate vocal cues that are clinically relevant and correlated with auditory-perceptual ratings. Two approaches are investigated. The variogram-based method in the temporal domain is addressed first. The second approach is in the cepstral domain. In particular, the first rahmonic amplitude is used as an acoustic cue to describe voice quality. A multi-dimensional approach combining temporal and spectral aspects is also investigated. The goal is to check whether acoustic cues in both domains report complementary information when predicting perceptual scores.<p><p><p>Both methods are tested first on a corpus of synthetic sound stimuli that has been obtained by means of a synthesizer of disordered voices. The purpose is to learn about the link between the signal properties (fixed by the synthesis parameters) and acoustic cues.<p>In this study, we had the opportunity to use two large natural speech corpora. One of them has been perceptually rated. <p><p><p>The final part of the text is devoted to the automatic classification of voice with regard to perceived voice quality. Many studies have proposed a binary (normal/pathological) classification of voice samples. An automatic categorization according to perceived degrees of hoarseness appears, however, to be more attractive to both clinicians and technologists and more likely to be clinically relevant. Indeed, one way to reduce inter-rater variability of an auditory-perceptual evaluation is to ask several experts to participate and then to average the perceptual scores. However, auditory-perceptual evaluation of a corpus by several judges is a very laborious, time-consuming and costly task. Making this perceptual evaluation task automatic is therefore desirable. <p>The aim of this study is to exploit the support vector machine classifier that has become, over the last years, a popular tool for classification, to carry out categorization of voices according to perceived degrees of hoarseness. / Doctorat en Sciences de l'ingénieur / info:eu-repo/semantics/nonPublished