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Neumeyer, Veronika (2015): Akustische Analysen der Sprachproduktion von CI-Trägern. Dissertation, LMU München: Fakultät für Sprach- und Literaturwissenschaften
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Abstract

Gegenstand dieser Arbeit ist die phonetische Untersuchung der Sprachproduktion von Cochlear Implantat- (CI) Trägern. Ausgewertet wurden Sprachaufnahmen von 48 CITrägern und 48 normal hörenden Kontrollgruppensprechern. Im Gegensatz zu bisherigen Studien wurden die CI-Träger nach den Faktoren prä- versus postlingual ertaubt und der Dauer zwischen der Ertaubung und der CI-Versorgung in vier Gruppen eingeteilt. Jeder CI-Gruppe wurde eine in Alter und Geschlecht passende Kontrollgruppe gegenübergestellt. Zusätzlich zu den Sprachaufnahmen von CI-Trägern, die seit mindestens einem Jahr mit einem Cochlear Implantat versorgt sind, wurde in einer Langzeitstudie die Entwicklung der Sprachproduktion von drei postlingual ertaubten CI-Trägern untersucht. Gegenstand war die Zeitspanne von vor der Aktivierung des Sprachprozessors bis ein Jahr nach der CI-Versorgung. Kernthematik der Untersuchungen waren Vokale, Sibilanten und die Zeitstruktur in komplexen Phonemkombinationen. Bei den Vokalen wurde neben den klassischen Parametern wie der ersten und zweiten Formantfrequenz und der Grundfrequenz auch die Größe des Vokalraumes untersucht. Ein weiterer Schwerpunkt wurde auf die Berechnung von Distanzen zwischen Vokalpaaren gelegt, die verschiedenen Artikulationsparametern wie Zungenlage, Zungenhöhe und Lippenrundung zugeordnet werden können. Es wurden für alle vier CIGruppen sowohl für F0 als auch für F1 und F2 Unterschiede zwischen CI-Trägern und Kontrollgruppensprechern gefunden. Die Abweichungen bei den postlingual ertaubten Sprechern sind vor allem darauf zurückzuführen, dass sie versuchen, ihre eigene Sprache trotz des eingeschränkten Feedbacks eines Cochlear Implantats wieder so wahrzunehmen wie vor der Ertaubung. Insgesamt ist bei den Vokalen festzuhalten, dass sich vor allem eine größere Dauer zwischen der Ertaubung und der Versorgung (vor allem bei den prälingual ertaubten CI-Trägern) negativ auswirkt, was zum Beispiel in kleineren Vokalräumen der CI-Träger resultiert. Bei der Sibilantenanalyse wurden neben dem DCT-geglätteten Gipfel im Spektrum auch die Differenz der spektralen Steigung und vier spektrale Momente ausgewertet. Für alle vier Gruppen von CI-Trägern wurden im Vergleich zu den Kontrollgruppen tiefere Werte des ersten spektralen Moments sowohl für /s/ als auch für /S/ gefunden. Außerdem wurden für /s/ mehr signifikante Unterschiede gefunden als für /S/. Insgesamt ist festzuhalten, dass /s/ und /S/ bei den CI-Trägern näher zusammenliegen als bei den normal Hörenden. Die Analyse der Zeitstruktur von komplexen Phonemkombinationen beinhaltet sowohl die Untersuchung von Dauerverhältnissen innerhalb eines Onsetclusters als auch die Untersuchung von Dauern eines Einzellautes in beziehungsweise nach unterschiedlich komplexen Clustern. Die größten Unterschiede wurden wiederum bei Sprechern gefunden, die erst längere Zeit nach der Ertaubung mit einem Cochlear Implantat versorgt wurden. Außerdem wurden umso mehr Unterschiede gefunden, je komplexer der Onset war. Eine weitere Erkenntnis dieser Analyse ist, dass sich CI-Träger vor allem dann in den Zeitstrukturen von normal Hörenden unterscheiden, wenn sie Probleme mit der Artikulation eines Einzellautes haben. Die Sprecher der Langzeitstudie haben sich nur hinsichtlich der Produktion der Zeitstrukturen verbessert. Die Verschlechterung bei den Vokalen und Sibilanten lässt darauf schließen, dass die Entwicklung der Sprachproduktion nach einer CI-Versorgung länger dauert als ein Jahr.

Abstract

This thesis is concerned with the phonetic analysis of speech production by cochlear implant (CI) patients. Analyses were based on recordings of 48 cochlear implant patients and 48 normal hearing speakers. In contrast to previous studies, the CI patients were divided into four groups, depending on whether they are prelingually or postlingually deaf speakers and the period of time between the deafening and the implantation of a cochlear implant. Each group was compared with a matched control group consisting of normal hearing speakers. In addition to the comparison of cochlear implant patients, who have their implants for at least one year, the development of speech production of three postlingually deaf CI patients during the first year after cochlear implantation was investigated in a long term study. Recordings were made before activating the sound processor and one, three, six and twelve months afterwards. Subject of this thesis were investigations of vowel and sibilant production and the production of temporal structures in complex phoneme combinations. The analysis of vowel production is based on classic parameters like the first and second formant frequency and fundamental frequency but also on the dimension of vowel space and on distances between vowels which can be related to articulatory features like the vertical and horizontal position of the tongue and lip rounding. Differences between the groups with cochlear implant patients and their related control groups were found for F0, F1 and F2. The differences for postlingually deaf CI-patients are mainly caused by the attempt to hear their own speech as they had been able before deafness despite the poorer auditory feedback of a cochlear implant. In total, a long period of time between deafness and the provision of a cochlear implant has a negative effect on vowel production which can be seen on smaller vowel spaces for example. Sibilant production was analysed on the basis of peaks in DCT spectra, differences in spectral slopes and four spectral moments. In comparison to their related control groups, for all CI groups lower values for the first spectral moment were found for /s/ and /S/. Additionally, there were more significant differences for /s/ than for /S/. Altogether the values of /s/ and /S/ of the CI patients were more alike than those of the controls. This means CI patients are not able to produce /s/ and /S/ as distinct as normal hearing speakers. The temporal structure analysis of complex phoneme combinations includes an investigation of timing inside an onset cluster and of durations of single phonemes in or after an onset cluster with increasing complexity. Again the biggest differences were found for CI patients with a long period of time between deafness and the provision of a cochlear implant. Additionally more differences occured the more complex the phoneme structures became. Another finding is that, in temporal structure, CI patients differ from normal hearing particularly if they have problems in articulating a single phoneme within this structure. The three postlingually deaf CI patients taking part in the long term study could only improve their speech production in terms of temporal structure. From their worsening in vowel and sibilant production it can be concluded that one year of rehabilitation after cochlear implant provision is too short to evaluate about their speech production, because the development of their speech production is still in progress.