[摘要]Effects of noise and distortion on speech quality judgments in normal-hearing and hearing-impaired listeners

撰稿人：李讓 (陽明大學醫工所聽語工程實驗室/碩士研究生)
審稿人：蔡昆憲 (陽明大學醫工所聽語工程實驗室/博士候選人)

文章原始出處：
篇名：Effects of noise and distortion on speech quality judgments in normal-hearing and hearing-impaired listeners
作者：Kathryn H. Arehart, James M. Kates, Melinda C. Anderson, and Lewis O. Harvey, Jr.
出處：J. Acoust. Soc. Am., 122(2), pp: 1150-1164.
出版年份：2007
關鍵字：語音音質判斷（speech quality judgments）

研究動機：
本篇研究論文探討聽常者以及聽損者在不同程度的噪音及失真情況下對聲音品質的感知及預測；希望由此模擬並比較助聽器等成音裝置產生的噪音及失真對語音音質感知的影響。

研究方法：
助聽器的噪音及失真現象可能源自外部環境的噪音、助聽器內部噪音削減等演算法以及收音播音器材的限制等等。本研究以三種信號處理方法，每種狀況分成八級，共24種條件，來模擬及量化助聽器的噪音及失真情形。如下表所示：

兩則句子語料分別經過24種條件的處理後（兩則句子共有24*24＝576種組合方式），播放給14名聽力正常以及18名聽損（聽損程度輕重不一）受測者。受測者要選擇其中一則感知上音質較佳的句子語料；全體受測者對於同組語料（共有576組）的選擇結果經累加後可得該組語料的『偏好值』（preferences）。

研究結果與討論：
原始的實驗結果是兩個24*24的二維矩陣，分別記錄14名聽力正常以及18名聽損受測者的偏好值。

原始的實驗結果經過『相同條件內』（兩則句子語料在同一種噪音失真情形但不同程度下）及『相異條件間』（兩則句子語句分別在不同的噪音失真情形下）的變異數分析（ANOVA）可得到六組『偏好計分』（preference scores），分別是：附加噪音、尖峰削波、中心削波在相同條件內變異數分析下的偏好計分以及附加噪音、尖峰削波、中心削波在相異條件間變異數分析下的偏好計分。在三組條件內變異數分析中，聽常者及聽損者兩群體並無明顯差異；暗示兩群體於同類種噪音失真下對音質感知判斷的機制相同；相比之下，在三組條件間變異數分析中，兩群體間存在明顯差異；暗示聽力正常者及聽損者於不同噪音失真下對音質感知判斷的機制不相同。

進一步地，作者對原始資料進行不同噪音失真程度間的一維及多維模型分析（模型分析的詳細作法，請見page1158~1162），得到以下幾點結論：
1. 一維分析結果精確的預測兩群體的音質感知判斷；這暗示可聽度可能是音質感知判斷的因素之一。
2. 當受測者為重度聽損時，預測的精確度降低；這可能源於不完整的模型分析。
3. 語音音質感知也可能受其他額外因素影響。多維度的分析指出，需要若干維度才能較全面的解釋受測者判斷不同噪音失真種類下的模型。

本研究中所提的模型是簡化的。更複雜的周邊聽損模型將更精準的預測。這些更複雜的周邊聽損模型將考慮更多因素，諸如：較寬的聽覺濾波器、遮蔽效應等等。

個人心得：
本研究的實驗方法、實驗流程及原始的結果都非常簡單，然而在結果討論部分，應用了現代的多維度模型分析來解釋數據。讀者在讀本篇原文時，要特別注意不同分析方法之間的差異（如：within conditions、across conditions、across degradation、one dimensional及multi-dimensional等等），以及作者如何解釋分析的結果。有關於模型分析部份，較為抽象，也應用了較為複雜的數學式，雖然不易理解，卻也是本篇研究最富原創精神的所在。讀者若欲分析聽知覺實驗結果，本實驗的分析方法，可以好好參考參考。