声强和频率对发声稳定性的影响
作者：魏春生 王薇 李厚勇
单位：上海医科大学眼耳鼻喉科医院耳鼻咽喉科(上海 200031)
关键词：声强；频率；频率微扰；振幅微扰；谐噪比
听力学及言语疾病杂志990403 【摘要】 目的 研究声强和频率对发声稳定性的影响。方法 对正常成年男、女性各30例，进行了嗓音声学测试。结果 随着声强增加或频率提高，发声稳定性增大，频率微扰和振幅微扰减小，HNR增大。经方差分析，多数差异具有统计学意义(P<0.05或0.01)，男性声强对HNR的影响无显著差异(P>0.05)。性别之间声学参数亦有差异。结论 声强和频率对发声的稳定性有影响，嗓音声学测试结果的判断应结合受试者的发声方式。
Effects of Sound Intensity and Frequency on Phonatory Stability
, 百拇医药
Wei Chunsheng，Wang Wei,Li Houyong
(Department of Otolaryngology ,EENT Hospital of Shanghai Medical University ,Shanghai，200031)
【Abstract】 Objective To investigate the effects of sound intensity and frequency on phonatory stability.Methods 30 cases of normal adult men and 30 women were measured acoustically. Results Phonastory stability rose with smaller jitter and shimmer and larger HNR as sound intensity and frequency increased,and most were significant (P<0.05/0.01),with the exception of the effect of sound intensity on HNR in men.The gender had effect on phonatory stability in a degree.Conclusion Sound intensity and frequency have some effects on phonatory stability.Phonation mode should be considered to evaluate the acoustic measurements.
, 百拇医药
【Key words】 Sound intensity Frequency Jitter Shimmer HNR
声学测试成为喉科学和嗓音医学常用的诊断、评估手段，其中发声稳定性的检测是其重要的组成部分，包括频率微扰(jitter)、振幅微扰(shimmer)和谐噪比(harmonic noise ratio,HNR)等，以往有关研究的声样多数采自受试者的“舒适音”，而一般意义上的“舒适音”有个体间甚至个体内的变异，声强变异最大可达25 dB SPL，频率变异最大可达4个半音[1]。为了解声强和频率对发声稳定性的影响，现检测了正常成年男、女性各30例的声学参数，并进行分析。
1 资料与方法
1.1 临床资料 正常成年男、女性各30例，年龄18～55岁，不嗜烟酒，近期无喉部疾病及上呼吸道阻塞性病变。
, http://www.100md.com
1.2 测试方法 受试者于屏蔽室内，口距话筒保持10 cm，分别发高、低声强和高、低频率四组胸声区元音/
/，持续3 s，选取1 s平稳段声样。其中低声强为70±4 dB SPL，高声强为80±4 dB SPL，男性低频控制在150 Hz以下，高频在200 Hz左右;女性低频控制在250 Hz以下，高频在300 Hz左右。应用上海泰亿格公司的Dr.Speech软件(采样频率44 100 Hz，精度16 bit)，进行声学分析，测试jitter,shimmer和HNR。
2 结果
文中受试者的发声频率见表1。随着声强增加，低频组和高频组的发声频率均有轻微的提高，但差异无显著性(P>0.05)。男性与女性的发声频率有高度显著性差异(P<0.01)。两组发声稳定性参数结果见表2，3。
, 百拇医药
表1 男、女性不同声强的发声频率比较(
±s,Hz) 声强
男
女
低频
高频
低频
高频
低声强
148±16.2
199±37.1
224±40.2
, 百拇医药
284±38.2
高声强
150±23.8
209±27.9
243±34.0
303±43.4
表2 男性发声稳定性参数(±s) 声强
jitter(%)
shimmer(%)
HNR(dB)
低频
, http://www.100md.com
高频
低频
高频
低频
高频
低声强
0.27±0.12
0.18±0.07
2.73±0.89
2.21±0.71
19.65±2.99
21.71±3.09
, http://www.100md.com 高声强
0.19±0.06
0.15±0.07
2.26±0.62
2.00±0.94
20.94±3.17
22.22±3.84
表3 女性发声稳定性参数(±s) 声强
jitter(%)
shimmer(%)
, http://www.100md.com HNR(dB)
低频
高频
低频
高频
低频
高频
低声强
0.34±0.14
0.26±0.12
3.09±0.69
2.46±1.05
18.56±2.36
, 百拇医药
20.47±2.61
高声强
0.19±0.14
0.13±0.14
2.37±0.91
1.90±0.51
20.41±4.38
22.83±2.60
可见男性组与女性组随着发声频率提高或声强增加,jitter和shimmer值下降，HNR增大。经方差分析，除男性组不同声强对HNR影响无显著差异(P>0.05)，其余均呈显著性或高度显著性差异(P<0.05或0.01)。
, 百拇医药 3 讨论
有关发声稳定性的概念自六十年代相继被提出，其中jitter和shimmer是用来分别描述声波中相邻周期之间基频和幅度的变化，HNR系指声波能量中周期性成分与噪声成分之比。已有资料显示，在喉部病理状态下，jitter和shimmer增大，HNR、降低，表示发声稳定性下降[2]，但迄今对jitter、shimmer和HNR的正常值尚无统一的标准，原因之一是发声方式等可能影响检测结果。
文中结果显示：随着发声频率提高和声强增加，男、女两组发声稳定性多增高，即jitter和shimmer减小，HNR增大。有研究表明，声强增加后，声带振动周期中声门闭合相的时程延长，而声门闭合相中两侧声带处于接触状态，较分开状态时对声门的稳定作用加强，对声门下压、湍流及喉内肌张力等微小波动导致频率或振幅微扰的敏感性下降，也即发声的稳定性增加[3]，环甲肌和声带肌是维持声带张力和发声的一组拮抗肌。低频发声时，环甲肌活动较弱，声带肌是维持发声稳定的主要喉内肌，其内部肌张力的一些正常波动将导致振动体(声带)质量和长度的变化，产生微扰。随着发声频率提高，环甲肌活动逐渐增强，肌电图显示，当发声频率占整个发声频率范围的10%时，环甲肌活动仅为其最大幅值的10%，声带肌为30%；当发声频率占70%时，环甲肌和声带肌的活动则各为其最大幅值的50%。此时声带肌和环甲肌活动平衡，对声带的稳定作用加强[1]。性别对发声稳定性参数的影响报道不一，有作者认为两者并无明显差异[4]。亦有研究表明频率微扰女性高于男性，而振幅微扰男性高于女性[5]，由于男性和女性在发声频率上有显著性差异，而频率是发声稳定性的影响因素之一，因此仅从数值上进行简单地比较，发现女性的发声稳定性在多数状态下低于男性，但在高频高强状态下，则高于男性，认为性别间的比较，需测试个体发声频率范围，进而在相同或相近的频段内进行检测和分析。总之，声学测试结果的判断应结合受试者的发声方式。低频低强状态下，微扰值较大，表明抗微扰能力减弱，此时测试有利于提高早期病变的检出率。
, 百拇医药
4 参考文献
1 Marylon PG.Fundamental frequency,intensity and vowel selectioin:effects on measures of phonatory stability.J Speech Hear Res,1995,38:1189.
2 Wolfe V,Cornell R, Palmer C.Acoustic correlates of pathologic voice types.J Speech Hear Res,1991,34:509.
3 Orlikoff R,Kahane J.Influence of mean sound pressure level of jitter and shimmer measures. J Voice,1991,5:113.
4 雷科，杨旭.嗓音疾病的声学多维分析及电声门图曲线综合检测.听力学及言语疾病杂志.1998,6：177.
5 王双乐，周涛，何佳莉，等.成人嗓音计算机检测及分析.临床耳鼻咽喉科杂志，1998,12：448.
(1998-12-14收稿 1999-05-17修回), 百拇医药
单位：上海医科大学眼耳鼻喉科医院耳鼻咽喉科(上海 200031)
关键词：声强；频率；频率微扰；振幅微扰；谐噪比
听力学及言语疾病杂志990403 【摘要】 目的 研究声强和频率对发声稳定性的影响。方法 对正常成年男、女性各30例，进行了嗓音声学测试。结果 随着声强增加或频率提高，发声稳定性增大，频率微扰和振幅微扰减小，HNR增大。经方差分析，多数差异具有统计学意义(P<0.05或0.01)，男性声强对HNR的影响无显著差异(P>0.05)。性别之间声学参数亦有差异。结论 声强和频率对发声的稳定性有影响，嗓音声学测试结果的判断应结合受试者的发声方式。
Effects of Sound Intensity and Frequency on Phonatory Stability
, 百拇医药
Wei Chunsheng，Wang Wei,Li Houyong
(Department of Otolaryngology ,EENT Hospital of Shanghai Medical University ,Shanghai，200031)
【Abstract】 Objective To investigate the effects of sound intensity and frequency on phonatory stability.Methods 30 cases of normal adult men and 30 women were measured acoustically. Results Phonastory stability rose with smaller jitter and shimmer and larger HNR as sound intensity and frequency increased,and most were significant (P<0.05/0.01),with the exception of the effect of sound intensity on HNR in men.The gender had effect on phonatory stability in a degree.Conclusion Sound intensity and frequency have some effects on phonatory stability.Phonation mode should be considered to evaluate the acoustic measurements.
, 百拇医药
【Key words】 Sound intensity Frequency Jitter Shimmer HNR
声学测试成为喉科学和嗓音医学常用的诊断、评估手段，其中发声稳定性的检测是其重要的组成部分，包括频率微扰(jitter)、振幅微扰(shimmer)和谐噪比(harmonic noise ratio,HNR)等，以往有关研究的声样多数采自受试者的“舒适音”，而一般意义上的“舒适音”有个体间甚至个体内的变异，声强变异最大可达25 dB SPL，频率变异最大可达4个半音[1]。为了解声强和频率对发声稳定性的影响，现检测了正常成年男、女性各30例的声学参数，并进行分析。
1 资料与方法
1.1 临床资料 正常成年男、女性各30例，年龄18～55岁，不嗜烟酒，近期无喉部疾病及上呼吸道阻塞性病变。
, http://www.100md.com
1.2 测试方法 受试者于屏蔽室内，口距话筒保持10 cm，分别发高、低声强和高、低频率四组胸声区元音/
/，持续3 s，选取1 s平稳段声样。其中低声强为70±4 dB SPL，高声强为80±4 dB SPL，男性低频控制在150 Hz以下，高频在200 Hz左右;女性低频控制在250 Hz以下，高频在300 Hz左右。应用上海泰亿格公司的Dr.Speech软件(采样频率44 100 Hz，精度16 bit)，进行声学分析，测试jitter,shimmer和HNR。2 结果
文中受试者的发声频率见表1。随着声强增加，低频组和高频组的发声频率均有轻微的提高，但差异无显著性(P>0.05)。男性与女性的发声频率有高度显著性差异(P<0.01)。两组发声稳定性参数结果见表2，3。
, 百拇医药
表1 男、女性不同声强的发声频率比较(
±s,Hz) 声强男
女
低频
高频
低频
高频
低声强
148±16.2
199±37.1
224±40.2
, 百拇医药
284±38.2
高声强
150±23.8
209±27.9
243±34.0
303±43.4
表2 男性发声稳定性参数(
±s) 声强jitter(%)
shimmer(%)
HNR(dB)
低频
, http://www.100md.com
高频
低频
高频
低频
高频
低声强
0.27±0.12
0.18±0.07
2.73±0.89
2.21±0.71
19.65±2.99
21.71±3.09
, http://www.100md.com 高声强
0.19±0.06
0.15±0.07
2.26±0.62
2.00±0.94
20.94±3.17
22.22±3.84
表3 女性发声稳定性参数(
±s) 声强jitter(%)
shimmer(%)
, http://www.100md.com HNR(dB)
低频
高频
低频
高频
低频
高频
低声强
0.34±0.14
0.26±0.12
3.09±0.69
2.46±1.05
18.56±2.36
, 百拇医药
20.47±2.61
高声强
0.19±0.14
0.13±0.14
2.37±0.91
1.90±0.51
20.41±4.38
22.83±2.60
可见男性组与女性组随着发声频率提高或声强增加,jitter和shimmer值下降，HNR增大。经方差分析，除男性组不同声强对HNR影响无显著差异(P>0.05)，其余均呈显著性或高度显著性差异(P<0.05或0.01)。
, 百拇医药 3 讨论
有关发声稳定性的概念自六十年代相继被提出，其中jitter和shimmer是用来分别描述声波中相邻周期之间基频和幅度的变化，HNR系指声波能量中周期性成分与噪声成分之比。已有资料显示，在喉部病理状态下，jitter和shimmer增大，HNR、降低，表示发声稳定性下降[2]，但迄今对jitter、shimmer和HNR的正常值尚无统一的标准，原因之一是发声方式等可能影响检测结果。
文中结果显示：随着发声频率提高和声强增加，男、女两组发声稳定性多增高，即jitter和shimmer减小，HNR增大。有研究表明，声强增加后，声带振动周期中声门闭合相的时程延长，而声门闭合相中两侧声带处于接触状态，较分开状态时对声门的稳定作用加强，对声门下压、湍流及喉内肌张力等微小波动导致频率或振幅微扰的敏感性下降，也即发声的稳定性增加[3]，环甲肌和声带肌是维持声带张力和发声的一组拮抗肌。低频发声时，环甲肌活动较弱，声带肌是维持发声稳定的主要喉内肌，其内部肌张力的一些正常波动将导致振动体(声带)质量和长度的变化，产生微扰。随着发声频率提高，环甲肌活动逐渐增强，肌电图显示，当发声频率占整个发声频率范围的10%时，环甲肌活动仅为其最大幅值的10%，声带肌为30%；当发声频率占70%时，环甲肌和声带肌的活动则各为其最大幅值的50%。此时声带肌和环甲肌活动平衡，对声带的稳定作用加强[1]。性别对发声稳定性参数的影响报道不一，有作者认为两者并无明显差异[4]。亦有研究表明频率微扰女性高于男性，而振幅微扰男性高于女性[5]，由于男性和女性在发声频率上有显著性差异，而频率是发声稳定性的影响因素之一，因此仅从数值上进行简单地比较，发现女性的发声稳定性在多数状态下低于男性，但在高频高强状态下，则高于男性，认为性别间的比较，需测试个体发声频率范围，进而在相同或相近的频段内进行检测和分析。总之，声学测试结果的判断应结合受试者的发声方式。低频低强状态下，微扰值较大，表明抗微扰能力减弱，此时测试有利于提高早期病变的检出率。
, 百拇医药
4 参考文献
1 Marylon PG.Fundamental frequency,intensity and vowel selectioin:effects on measures of phonatory stability.J Speech Hear Res,1995,38:1189.
2 Wolfe V,Cornell R, Palmer C.Acoustic correlates of pathologic voice types.J Speech Hear Res,1991,34:509.
3 Orlikoff R,Kahane J.Influence of mean sound pressure level of jitter and shimmer measures. J Voice,1991,5:113.
4 雷科，杨旭.嗓音疾病的声学多维分析及电声门图曲线综合检测.听力学及言语疾病杂志.1998,6：177.
5 王双乐，周涛，何佳莉，等.成人嗓音计算机检测及分析.临床耳鼻咽喉科杂志，1998,12：448.
(1998-12-14收稿 1999-05-17修回), 百拇医药