| Περίληψη |
Ένα κοινό χαρακτηριστικό που συναντάται ανάμεσα σε φυσιολογικούς ομιλητές και ομιλητές που πάσχουν από δυσφωνία είναι το τρέμουλο. Το τρέμουλο της φωνής είναι μια ανεπαίσθητη ρυθμική αλλαγή του ηχοχρώματος και της έντασης της φωνής. Το φυσιολογικό τρέμουλο θεωρείται ότι προέρχεται από τις φυσιολογικές συσπάσεις των μυών που βρίσκονται στο ανώτερο αναπνευστικό σύστημα. Από την άλλη πλευρά, το παθολογικό τρέμουλο χαρακτηρίζεται από ευδιάκριτες και έντονες περιοδικές αλλαγές του σήματος της φωνής, με αποτέλεσμα να επηρεάζεται η ποιότητα και η ικανότητα ομιλίας του ασθενούς. Οι ερευνητές δεν ασχολούνται, όμως, μόνο με την μελέτη του παθολογικού τρέμουλου, αλλά και με την μελέτη του φυσιολογικού, διότι θεωρείται ως το μοναδικό σύμπτωμα ορισμένων νευρολογικών ασθενειών ή φωνητικής κούρασης. Επομένως, η μελέτη του τρέμουλου σε φυσιολογικούς ομιλητές είναι εξίσου σημαντική.
Για την ανίχνευση του τρέμουλου έχουν προταθεί κατά καιρούς διάφορες μέθοδοι. Οι πιο παραδοσιακές περιλαμβάνουν την οπτική ανίχνευσή του με την βοήθεια παλμογράφων ή φασματογράφων. Μια πιο διαδεδομένη και ευρέως αποδεκτή μέθοδος είναι η εκτίμηση του σήματος της θεμελιώδους συχνότητας που διαμορφώνει το σήμα της φωνής και η εξαγωγή των χαρακτηριστικών του σήματος που διαμορφώνει την θεμελιώδη συχνότητα, δηλαδή το πλάτους και της συχνότητας του σήματος αυτού. Οι μέθοδοι όμως που έχουν προταθεί μέχρι στιγμής εμφανίζουν τα εξής προβλήματα 1) μπορούν να εκτιμήσουν μόνο το σήμα της πρώτης αρμονικής 2) το σήμα της φωνής που αναλύεται πρέπει να είναι μικρό σε διάρκεια και 3) χρησιμοποιούν μια τιμή για να αντιπροσωπεύσουν ένα χρονικά μεταβαλλόμενο σήμα
Η διατριβή αυτή παρουσιάζει μια καινούρια και ακριβή μέθοδο για την εκτίμηση των χαρακτηριστικών του φωνητικού τρέμουλου σε διαρκή φωνήματα φυσιολογικών και παθολογικών ομιλητών και καθορίζει τα χαρακτηριστικά εκείνα που ορίζουν το τρέμουλο της φωνής, δηλαδή την συχνότητα διαμόρφωσης, το κανονικοποιημένο πλάτος διαμόρφωσης και τη διακύμανση του πλάτους διαμόρφωσης των αρμονικών του σήματος φωνής. Η εκτίμηση των χαρακτηριστικών του φωνητικού τρέμουλου υλοποιείται σε τρία βήματα. Το πρώτο βήμα περιλαμβάνει την εκτίμηση των σημάτων που διαμορφώνουν το σήμα φωνής, δηλαδή των χρονικά μεταβαλλόμενων πλατών και συχνοτήτων των σημάτων αυτών. Η ανάλυση αυτή γίνεται με ένα προσφάτως προτεινόμενο αλγόριθμο, το προσαρμοστικό περίπου-αρμονικό μοντέλο (AQHM). Ο αλγόριθμος αυτός έχει την ικανότητα να εκτιμά με ακρίβεια τις ημιτονοειδείς συνιστώσες που διαμορφώνουν ένα σήμα. Σε αντίθεση με άλλους αλγορίθμους, μπορεί να εξάγει και να αναλύσει οποιοδήποτε σήμα διαμόρφωσης του σήματος φωνής και όχι μόνο την πρώτη αρμονική. Το δεύτερο βήμα περιλαμβάνει την απομάκρυνση από την αρμονική των σημάτων πολύ χαμηλών συχνοτήτων που προέρχονται από τους χτύπους της καρδιάς. Η μέθοδος που χρησιμοποιείται για την απομάκρυνση των συχνοτήτων αυτών είναι το φίλτρο εξομάλυνσης Savitzky-Golay. Τέλος, το τρίτο βήμα περιλαμβάνει την εκτίμηση των χρονικά μεταβαλλόμενων σημάτων συχνότητας και πλάτους που διαμορφώνουν το αρμονικό σήμα. Η εκτίμηση αυτή γίνεται χρησιμοποιώντας τον αλγόριθμο AQHM. Για λόγους σύγκρισης, υλοποιήθηκαν και δυο άλλες μέθοδοι, ο μετασχηματισμός Hilbert και τα εκτεταμένα φίλτρα Κάλμαν. Η αποδοτικότητα του αλγορίθμου αξιολογείται πάνω σε τέσσερις
διαφορετικές βάσεις που περιέχουν σήματα φυσιολογικών ομιλητών και ομιλητών με σπασμωδική δυσφωνία. Η ανάλυση αυτή εισάγει ένα νέο σημαντικό χαρακτηριστικό του τρέμουλου, την διακύμανση του πλάτους διαμόρφωσης των αρμονικών του σήματος.
|
Voice tremor detection using adaptive quasi-harmonic model
