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研究生: 張民賢
Chang, Min-Hsien
論文名稱: 台灣六至八歲低年級學齡兒童單母音之量化分析
Quantitative Analysis of Vowels for School Aged Children in Taiwan
指導教授: 鍾高基
Chmg, Kao-Chi
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 醫學工程研究所
Institute of Biomedical Engineering
論文出版年: 2007
畢業學年度: 95
語文別: 中文
論文頁數: 78
中文關鍵詞: 第一共振峰基頻語音訊號處理母音學齡兒童
外文關鍵詞: school aged children, speech signal process, formant 1, pitch, F1, vowel
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  • 語言學習與口語矯治對於聽語障礙者之早期療育扮演重要的角色,對於低年級兒童之語言發展遲緩難以診斷出來。西方國家所研發之語言資料庫無法直接轉移給本土語言,使得本土語言發展之評估僅有少數具信度與效度驗證的口語語言量表,嚴重影響語言教育、語言治療與語音科技發展。

    本研究之特定目標為(1)利用以錄成完成之六到八歲低年級學齡兒童雙字詞分析擷取語音相關之基頻與第一共振峰(F1)加以量化;(2)將所擷取的六至八歲低年級學齡兒童之基頻與共振峰分析其不同年齡層與性別之間再基頻與第一共振峰的相關性或差異性,以作為建立母音常模資料庫與母音參數量化之基礎。本研究之分析方法為:(1)將所錄製完成之雙字詞分割成單字;(2)以音框分割方式將從單字擷取之母音ㄨ、ㄚ、一加以量化;(3)將已量化之母音ㄨ、ㄚ、一擷取其基頻與第一共振峰(F1)語音特徵參數;(4)將所擷取之基頻與第一共振峰(F1)經由統計方式來加以分析在不同年齡層與性別之間的關係。

    本研究在語音處理方面決定兩個參數:(1)母音擷取臨界值:設定在單字最大音框能量之0.7倍以上為稱為母音;(2)AR model階數:設定AR model階數為20階,使在擷取第一共振峰時可得到較少之變異性與較高之一致性。在基頻與第一共振峰參數結果分析中,(1)基頻方面:不會因不同的年齡層與性別而有所差異;(2)第一共振峰(F1):會因性別的不同而有所差異,女生之第一共振峰高於男生之第一共振峰;不會因不同的年齡層而有所差異。

    本研究之目的於針對台灣六至八歲學齡兒童,將所發出之語音訊號加以分析,分析語音參數與年齡和性別之間是否相關,做為母音分類分群之基礎,進而提供相關母音量化之依據,對於特教語言教學評估工具、教具訓練之教材、計算語言學之研究,提供系統化與科學化之語言語音發展。

    Language learning and speech therapy are the important issue in early intervention for language disorders. Language development delay for school children is hard to diagnose. Developed countries have developed lexicon database, which can’t be transferred and applied into our native language lexicon database as Mandarin and Taiwanese. Assessments of local language development for verbal language scale are only a few reliable and valid lexicon databases. Lack of domestic database is detrimental to language education, training, therapy and speech technology.
    The purpose of this research is to analysis speech signal and quantitative pitch & F1 from 6 to 8 school children. The specific aims of this research study are (1) to extract and quantify pitch frequency and F1 formant frequency from recorded completely bi-syllables speech for 6 to 8 years old school children, (2) to analyze and compare correlation and diverseness of pitch and F1 in order to build vowel normal database and basis of quantitative vowel parameter. Research methods include:(1) to segment two word into one bi-syllables word, (2) to separate bi-syllables words and extract vowel ㄨ/u/、ㄚ/a/、一/i/ quantitatively, (3) to analyze the effect of age and sex on pitch and F1 for ㄨ/u/、ㄚ/a/、一/i/ vowel .
    In the speech analysis, two impartment speech process parameters:(1) vowel extraction threshold value setting exceeds maximum frame energy multiply by 0.7 is determined, (2) the order number of AR model is determined for 20 to minimize the variation and optimize the consistency. The results show that age has statistically no effect on the pitch of ㄨ/u/、ㄚ/a/、一/i/ vowels (p>0.1), however, female children have higher pitches of ㄨ/u/、ㄚ/a/、一/i/ vowels than those of male children(P<0.05).The results show that age has statistically no effect on the F1 of ㄨ/u/、ㄚ/a/、一/i/ vowels (p>0.1), however, female children have higher F1 of ㄨ/u/、ㄚ/a/、一/i/ vowels than those of male children(P<0.05).
    This research contributions may be signification to assessment of special language education、clinical speech therapy and training、calculation speech technology as well as application to domestic language and speech development.

    目錄 中文摘要…………………………………………………………I Abstract……………………………………………………………II 致謝………………………………………………………………III 目錄………………………………………………………………IV 圖目錄……………………………………………………………VI 表目錄……………………………………………………………VIII 第一章 緒論 1.1語言障礙……………………………………………………2 1.1.1語言障礙的盛行率………………………………………3 1.1.2語言障礙並理學及臨床特徵……………………………3 1.1.3語言障礙的鑑定與評估…………………………………5 1.2語言資料庫…………………………………………………7 1.3語音訊號處理………………………………………………10 1.3.1語音產生的機制…………………………………………10 1.3.2發音聲道的基本聲學模型………………………………12 1.3.3語音訊號參數及線性預測分析…………………………15 1.3.4母音三角…………………………………………………20 1.4研究動機、目的及特定目標………………………………25 第二章 材料與方法 2.1實驗研究之流程……………………………………………26 2.2六至八歲兒童雙字詞與料庫收集…………………………27 2.3雙字詞及單字詞之語音訊號處理…………………………30 2.4母音之基頻與共振峰特徵量化分析………………………36 2.5統計分析年齡與性別對母音特徵參數的影響……………39 第三章結果與討論 3.1母音ㄚ(a),一(i),ㄨ(u)擷取分析結果………………………40 3.1.1雙字詞語音訊號分析結果………………………………40 3.1.2單字詞母音ㄚ(a),一(i),ㄨ(u)之語音訊號擷取分 析……………………………………………………………44 3.2母音ㄚ(a),一(i),ㄨ(u)之基頻分析結果……………………46 3.2.1母音擷取臨界值對母音基頻的影響分析………………47 3.2.2母音基頻之母音擷取臨界值分析結果…………………52 3.2.3不同年齡及性別對產生母音基頻之影響分析…………57 3.3母音ㄚ(a),一(i),ㄨ(u)之第一共振峰(F1)分析結果…………61 3.3.1母音共振峰之AR model階數選取之分析結果…………61 3.3.2不同年齡及性別對產生母音第一共振峰之影響………64 第四章 結論與未來展望

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    校外:2007-07-21公開
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