變聲期嗓音的聲學特征分析

李曉慧 單春光 郝芳

人類嗓音在不同的年齡階段有所不同，其中尤以進入青春期后變化最為顯著。由于青春期性激素水平的顯著變化，喉體在短時期內迅速增大，嗓音發(fā)生顯著改變，由童聲轉變?yōu)槌赡耆寺曔@段時間稱為變聲期［1］。關于變聲期的年齡國內外文獻［2～4］報道不一，目前認為國人無論男女從10歲開始進入變聲期，即變聲前期，男性13～16歲、女性14～16歲為變聲中期，男女皆在17～20歲為變聲后期。本研究旨在了解變聲期各階段的嗓音聲學特點，為臨床嗓音疾病的診斷、治療效果的評估提供參考。

1 資料與方法

1.1 研究對象及分組 選取1 028例10～20歲發(fā)育正常、無發(fā)音系統(tǒng)和構音系統(tǒng)缺陷及發(fā)音功能障礙者為研究對象。根據(jù)年齡分組如下：變聲前期組259例，年齡10～12歲，男127 例，女132例；變聲中期組467 例，年齡13～16 歲，男234 例，女233例；變聲后期組302例，年齡17～20歲，男122例，女180例。

在環(huán)境噪聲小于45dB（A）、高保真的隔聲室內，錄制變聲中期組受試者的嗓音聲樣。囑受試者距話筒約15cm（儀器自帶標尺固定于麥克風上，鼻部緊貼標尺），以自然一致的音調和音強朗讀中國科學院聲學研究所制定的標準話語朗讀樣本《父母心》中所選取的一段話：“爸爸、媽媽都特別喜歡我，如果我想要什么，他們就會買給我。這個月我看上了一件風衣和一個足球，我當然穿上了也玩上了”。中間不停頓，在15秒鐘內讀完（采樣頻率為44.1KHz）。選取3名經(jīng)過培訓的有經(jīng)驗的嗓音醫(yī)學專家組成聽評委，在隔聲室內將變聲中期受試者朗讀嗓音樣本回放進行主觀聽感知評估，將變聲中期者再分為A組（聲音稍粗糙或輕度沙啞、音調不穩(wěn)定）與B 組（無明顯聲音沙啞及音調不穩(wěn)定），其中A 組男66例，女70例；B組男168例，女163例。

1.2 嗓音聲學分析 采用美國Kay公司的多維嗓音分析系統(tǒng)MDVP對各組對象進行嗓音聲學分析。檢測在安靜的室內進行，環(huán)境噪聲在45dB（A）以下，受試者口距麥克風約15cm，采取自然舒適位，平穩(wěn)發(fā)長元音／a：／，持續(xù)至少4秒，連續(xù)測3次，取平均值。分析各組基頻（F0）、基頻微擾（jitter）、振幅微擾（shimmer）、振幅擾動商（APQ）、噪／諧比（NHR）。

1.3 統(tǒng)計學方法 采用SPSS 13.0 版本進行兩樣本t檢驗。

2 結果

表1～3為變聲各期不同性別、年齡者嗓音聲學分析結果，表4為變聲各期不同性別者嗓音聲學分析結果。可見，女性F0高于同年齡段男性，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），Jitt值除A 組外，其余組女性均高于男性（P＜0.05）；變聲中期同性別比較，A組NHR 高于B 組（P＜0.01），余差異無統(tǒng)計學意義。

表1 變聲前期各年齡男、女嗓音聲學分析結果（±s）

表1 變聲前期各年齡男、女嗓音聲學分析結果（±s）

年齡（歲）性別例數(shù)（例）F0（Hz）基頻微擾（%）振幅微擾（%）APQ（%）NHR 10男37 269.39±24.58 0.87±0.41 4.22±1.52 3.03±0.98 0.13±0.02女54 278.49±27.44 1.13±0.55 5.17±1.70 3.67±1.12 0.14±0.02 11男60 268.67±26.19 0.81±0.39 3.94±1.71 2.92±1.09 0.13±0.02女31 275.74±19.35 1.20±0.99 4.13±1.69 3.21±1.16 0.13±0.03 12男30 197.47±47.47 1.02±0.49 4.57±1.31 3.36±0.84 0.14±0.02女47 258.24±19.29 1.86±1.07 6.53±2.43 4.56±1.62 0.16±0.05

表2 變聲中期A、B兩組各年齡男、女嗓音聲學分析結果（±s）

表2 變聲中期A、B兩組各年齡男、女嗓音聲學分析結果（±s）

NHR 年齡（歲）性別例數(shù)（例）F0（Hz）基頻微擾（%）振幅微擾（%）APQ（%）A 組13男17 189.74±34.65 2.96±1.77 9.24±2.19 6.65±1.71 0.22±0.07女19 225.33±21.01 4.24±3.45 9.38±4.09 6.81±3.06 0.27±0.15 14男18 178.15±41.12 2.32±1.95 7.67±4.09 5.62±3.05 0.19±0.08女19 235.94±28.01 1.59±0.79 6.14±1.68 4.23±0.99 0.15±0.03 15男17 176.82±29.41 2.21±0.90 7.45±1.98 5.56±1.57 0.18±0.05女17 248.33±23.50 1.19±0.21 6.64±1.87 4.09±0.97 0.15±0.04 16男14 177.59±30.09 2.11±0.79 7.27±2.82 5.31±1.90 0.16±0.03女15 236.12±28.15 1.68±0.74 6.99±2.81 5.20±0.83 0.18±0.04 B組 13男46 162.53±42.38 1.51±0.98 5.94±2.75 4.33±1.81 0.16±0.04女42 255.41±26.69 1.29±0.73 5.33±1.97 3.79±1.33 0.15±0.30 14男52 166.34±43.17 1.02±0.69 4.79±1.92 3.66±1.25 0.16±0.04女60 253.09±23.56 1.36±0.76 5.29±1.91 3.70±1.23 0.15±0.29 15男39 171.57±45.64 1.41±0.96 5.57±1.79 5.68±1.29 0.16±0.03女34 254.54±20.55 1.47±0.94 5.45±2.04 3.92±1.41 0.14±0.06 16男31 176.36±48.60 1.29±0.62 5.90±2.31 4.32±1.53 0.12±0.01女27 259.29±25.00 2.89±1.45 7.68±1.89 5.43±1.19 0.17±0.02

表3 變聲后期各年齡組男、女嗓音聲學分析結果（±s）

表3 變聲后期各年齡組男、女嗓音聲學分析結果（±s）

年齡（歲）性別例數(shù)（例）F0（Hz）基頻微擾（%）振幅微擾（%）APQ（%）NHR 17男32 155.22±26.46 0.74±0.36 4.29±1.69 3.20±1.15 0.15±0.02女34 266.66±25.61 0.82±0.56 3.47±1.20 2.58±0.79 0.13±0.02 18男29 154.03±15.84 0.72±0.24 3.28±0.92 2.63±0.73 0.14±0.02女67 251.64±25.61 1.12±0.69 4.47±1.88 3.16±1.22 0.14±0.03 19男31 131.06±5.81 0.58±0.31 3.02±0.83 2.50±0.67 0.14±0.23女47 254.84±26.45 1.07±0.72 4.23±1.86 3.06±1.26 0.13±0.02 20男30 132.77±20.68 0.57±0.24 3.12±0.99 2.45±0.81 0.14±0.02女32 251.96±18.35 1.31±1.09 5.24±2.26 3.59±1.49 0.14±0.04

表4 變聲各期男、女嗓音聲學分析結果（±s）

表4 變聲各期男、女嗓音聲學分析結果（±s）

注：＊與同年齡段男性比較，P＜0.05，△與A 組同性別比較，P＜0.01

NHR 組別性別例數(shù)（例）F0（Hz）基頻微擾（%）振幅微擾（%）APQ（%）變聲前期男127 270.90±27.39 0.87±0.39 4.26±1.65 3.10±1.07 0.13±0.02女132 287.54±25.51＊1.03±0.52＊4.59±1.64＊3.28±1.11＊0.13±0.02變聲中期（A 組）男66 197.74±43.09 2.58±1.91 8.55±2.57 6.32±2.02 0.21±0.08女70 259.54±25.99＊2.44±2.25 7.06±2.88 5.23±2.11 0.18±0.08變聲中期（B組）男168 178.38±46.75 1.20±0.72 5.18±2.05 3.84±1.34 0.16±0.03△女163 254.91±22.24＊1.50±0.92＊5.63±2.11＊3.98±1.41＊0.15±0.04△變聲后期男122 148.97±25.08 0.67±0.31 3.59±1.37 2.79±0.97 0.14±0.02女180 255.45±25.01＊1.08±0.76＊4.34±1.89＊3.09±1.24＊0.14±0.03

3 討論

基頻（F0）具有性別特征，本研究結果顯示：F0從10歲始男性明顯小于女性，男、女的F0從10歲開始都有一個下降的趨勢即隨年齡增加基頻下降；變聲中期B組男性在13歲時降到最低，女性在14歲時降到最低，隨后又上升，A 組則無此規(guī)律，分析原因可能是由于變聲中期聲帶不同程度的充血水腫，聲門閉合不全，部分處于該變聲旺盛期者會表現(xiàn)為嗓音粗糙，持久力差，聲調不穩(wěn)定所致；17歲后，男女的基頻又呈現(xiàn)一下降趨勢，到20歲后相對穩(wěn)定接近正常成人水平。這與楊式麟［5］等所報道的相符，因此認為男性從13歲至16歲、女性從14歲至16歲應為變聲中期（旺盛期），男女皆在17至20歲為變聲后期。本研究變聲期三個年齡段的F0正常參考值為變聲前期男270.90±27.39，女287.54±25.51；變聲中期A 組男197.74±43.09，女259.54±25.99；B組男178.38±46.75，女254.91±22.24；變聲后期男148.97±25.08，女255.45±25.01。可見，嗓音的變化與性激素水平高低有關［6］，而不同性別、年齡性激素水平有較大差距，因此，應按年齡、性別進行嗓音分析。

有文獻報道［7］jitter和shimmer與聲帶振動的特性密切相關，主要反映嗓音粗糙程度，并非與聲帶的振動頻率有關，因此性別因素對微擾值影響不大。王雙樂等［8］報道女性jitter值大于男性，而shimmer值則未見明顯差別，可能與女性嗓音較男性音調較高而音量較小有關。本研究結果與此相符，變聲各期同年齡段男、女組間比較，除變聲中期的A 組外，女性jitter值均高于男性（P＜0.05），shimmer、APQ值則無顯著性差異。可能與變聲期體內激素水平變化導致聲帶出現(xiàn)不同程度的充血、水腫、發(fā)聲嘶啞等有關［9］，另外，上述結果的差異還可能與各研究者所采用的嗓音分析系統(tǒng)以及選擇的受試對象等因素有關。

De Krom 等［10］認為嗓音障礙患者的嗓音噪聲成分的大小影響聲嘶的程度，言語信號中噪聲成分增多就會表現(xiàn)為不同程度的聲嘶。本研究結果顯示除變聲中期的A 組NHR 高于B 組外，各年齡段男、女間NHR 比較差異無統(tǒng)計學意義，與上述觀點相符，說明性別對噪諧比無明顯影響。

1 于萍，王榮光.嗓音疾病與嗓音外科學［M］.北京：人民軍醫(yī)出版社，2009.17～18.

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5 楊式麟，趙玉紅.從年齡進程的基頻參數(shù)看變聲期過程和男生女調的發(fā)生機制［J］.聽力學及言語疾病雜志，1993，1：12.

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7 Yumoto E，Sasaki Y，Okamura H.Harmonics－to－noise ratio and psychophysical measurement of the degree of hoarseness［J］.J Speech Hear Res，1984，27：2.

8 王雙樂，周濤，楊強.正常成人嗓音頻譜分析［J］.聽力學及言語疾病雜志，1998，62：84.

9 路績云，劉莎，徐文.正常青少年嗓音的元音發(fā)音特性［J］.聽力學及言語疾病雜志，2007，15 3：197.

10 De Krom G.Consistency and reliability of voice quslity ratings for different types of speech fragment［J］.J Speech Hear Res，1994，37：985.