Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-9187
Main Title: On the psychoacoustics of vocal tremor: identifying severity predictor variables
Translated Title: Zur Psychoakustik von Stimmtremor: Identifizierung von Schweregrad-Prädiktoren
Author(s): Moshona, Cleopatra Christina
Advisor(s): Brückl, Markus
Referee(s): Brückl, Markus
Sendlmeier, Walter
Granting Institution: Technische Universität Berlin
Type: Master Thesis
Language Code: en
Abstract: Vocal tremor is an unintentional, quasi-cyclical, infrasonic fluctuation of the voice’s fundamental frequency or intensity that emerges as a symptom of various diseases, but also naturally accompanies the aging process. Though research on vocal tremor has progressed in recent years, the relation between its acoustic properties and their percepts is poorly understood. Knowledge of how these variables connect to perception is a necessary prerequisite for the meaningful evaluation of tremor severity and may help bridge the gap between acoustics and perception. This thesis aims at identifying perceptually significant, acoustic predictors of vocal tremor severity. Sustained phonation instances of the vowel /a/ were synthetically generated in Praat for this purpose and manipulated in regards to their frequency tremor parameters. Due to the limited framework of this thesis, amplitude tremor was disregarded entirely. Perceived severity was assessed by naive and expert listeners in a set of three experiments employing forced-choice pairwise comparisons. The preliminary experiment (n = 12) addressed the role of harmonicity on the perceived severity of vocal tremor. Experiment A (n = 34) focused on the perceptual significance of frequency tremor frequency (FTrF), -intensity (FTrI) -power (FTrP) and beat effects, resulting from the superimposition of more than one FTrF. Experiment B (n = 34) sought to validate the adequacy of frequency tremor cyclicality (FTrC) as a measure of tremor periodicity and to explore its predictive ability. The results indicate that frequency tremor frequency, -intensity, -power and beat effects are all significant single predictors of vocal tremor severity. Voices containing higher values of these variables are generally judged to sound more pathological, which translates to an overall increased vocal tremor severity perception. Out of all listed predictors, the weighted FTrP measures have the highest predictive strength, explaining up to almost 80% of the total rating variance. Harmonicity in contrast does not seem to play a significant perceptual role. Frequency tremor cyclicality was validated as a suitable measure of frequency tremor periodicity. Lower cyclicality values corresponded to increased levels of noise in the present thesis, which in turn contributed to these sounds being perceived as more severely impacted.
Stimmtremor wird als unwillkürliche, quasi-zyklische Schwankung der Grundfrequenz oder der Intensität des Sprechsignals aufgefasst, die sich außerhalb des hörbaren Bereichs ereignet. Sie tritt als Symptom verschiedener Krankheiten auf, begleitet aber auch auf natürlicheWeise den Alterungsprozess. Obwohl die Stimmtremorforschung in den letzten Jahren deutliche Fortschritte verzeichnet hat, ist es noch weitestgehend ungeklärt wie die akustischen Eigenschaften von Stimmtremor mit der Wahrnehmung korrelieren. Ein besseres Verständnis dieser Beziehung ist allerdings eine unabdingbare Voraussetzung, um den Schweregrad von Stimmtremor sinnvoll evaluieren zu können und würde ferner dazu beitragen die Lücke zwischen Akustik und Perzeption zu schließen. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist, perzeptiv signifikante, akustische Prädiktoren für die Beurteilung des Schweregrads von Stimmtremor zu identifizieren. Hierfür wurden synthetische /a/-Vokale in Praat generiert und im Hinblick auf ihre Frequenztremorparameter manipuliert. Amplitudentremor wurde aufgrund des begrenzten Umfangs dieser Arbeit nicht berücksichtigt. Der wahrgenommene Stimmtremorschweregrad wurde von Laien und Experten in drei forced choice Paarvergleich-Experimenten beurteilt. Das vorläufige Experiment (n = 12) analysiert die Rolle von Harmonizität auf den wahrgenommenen Schweregrad von Stimmtremor. Experiment A (n = 34) konzentriert sich auf die perzeptive Signifikanz der Frequenztremor-Frequenz (FTrF), der Frequenztremor-Intensität (FTrI) und der Frequenztremor-Leistung (FTrP) sowie auf die Rolle von Schwebungseffekten, die aus der Überlagerung mehrerer FTrFs entstehen. Experiment B (n = 34) zielt darauf ab die Frequenztremor-Zyklizität (FTrC) als Maß für die Periodizität von Tremor zu validieren und ihre prädiktive Fähigkeit zu untersuchen. Die Ergebnisse zeigen, dass Frequenztremor-Frequenz, -intensität und -leistung sowie Schwebungseffekte signifikante Einzelprädiktoren des Stimmtremorschweregrads sind. Stimmen mit erhöhten Tremormaßen werden generell als pathologischer empfunden, was sich perzeptiv als ein erhöhter Tremorschweregrad übersetzten lässt. Unter den aufgelisteten Prädiktoren liefern die gewichteten FTrP Maße die beste Prognose und erklären bis zu 80% der gesamten Urteilsvarianz. Harmonizität scheint hingegen keine perzeptiv signifikante Rolle zu spielen. Frequenztremor-Zyklizität konnte als geeignetes Maß für die Tremorperiodizität validiert werden. In der vorliegenden Arbeit entsprachen geringere Zyklizitätswerte einem höheren Rauschpegel, was wiederum dazu beigetragen hat, dass diese Sounds als stärker beeinträchtigt empfunden wurden.
URI: https://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/10223
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-9187
Exam Date: 30-Jul-2018
Issue Date: 2018
Date Available: 6-Nov-2019
DDC Class: 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Subject(s): vocal tremor
severity
psychoacoustics
predictors
shakiness
Stimmtremor
Schweregrad
License: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
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