Акустичні засади розробки україномовних артикуляційних таблиць

Дисертаційна робота присвячена дослідженню існуючих діагностичних матеріалів українською мовою для проведення мовної аудіометрії при перевірці стану слухової системи людини, а також порівнянню їх зі збалансованими діагностичними російськомовними таблицями. Актуальність роботи полягає у визначенні об’єктивних критеріїв до добору мовного матеріалу, оскільки такий діагностичний матеріал відображає у повній мірі лінгвістичні та фонетичні особливості досліджуваної мови. Актуальною проблемою є створення діагностичного матеріалу українською мовою для перевірки слуху, зокрема, у дітей молодшого шкільного віку, оскільки на сьогоднішній день не існує нормативних документів, що засвідчують їх існування. Висока складність полягає у відсутності усередненого спектру української мови як об’єктивного показника для підбору матеріалу. Таким чином, розробка нових і вдосконалення наявних методів підбору мовного матеріалу та створення артикуляційних діагностичних таблиць є актуальною науково-технічною задачею психоакустики. Автором узагальнено та обґрунтовано рішення наукової проблеми, яке полягає в удосконаленні існуючого способу знаходження усередненого спектра мови, а також його визначенні для української мови. Отриманий експериментальним шляхом усереднений спектр для української мови порівняно з аналогічною характеристикою ряду інших європейських мов та мовних груп. Це дає можливість створювати мовний діагностичний матеріал для артикуляційних таблиць із урахуванням особливостей статистичних характеристик, притаманних українській мові. Дисертація складається зі: вступу, 4 розділів із висновками для кожного з них, загальних висновків, списку використаних джерел та додатків. Повний обсяг дисертації становить 142 сторінки друкованого тексту, включаючи 38 рисунків. Обсяг основної частини дисертаційної роботи становить 116 сторінок. Додатки подано на 26 сторінках. Список використаних джерел нараховує 69 найменувань. Об’єктом дослідження є процес визначення спектра української мови та низки вимог для створення мовного матеріалу діагностичних артикуляційних таблиць для мовної аудіометрії. Предметом дослідження є узагальнені критерії, яким мають відповідати збалансовані діагностичні артикуляційні таблиці. В першому розділі дисертаційної роботи вказані статистичні дані Всесвітньої організації охорони здоров’я, що свідчать про збільшення кількості людей із втратами слуху різних ступенів з роками, а також описані причини, за яких людина набуває туговухості. Їх можна класифікувати за двома ознаками: туговухість спадкового характеру та набута. Відомо, що погіршення слуху призводить до втрати розуміння та відтворення звуків: у жіночої статі, після 80 років спочатку погіршується сприйняття низькочастотних компонентів, а у чоловіків – високочастотних звуків, тобто приголосних літер. Чим раніше буде виявлена проблема зі слухом, тим більше є можливостей призупинити поступове погіршення слухового стану. Для дітей завчасне визначення проблеми є надзвичайно важливим, оскільки дефіцит слуху в ранньому віці може призводити до порушень у психічному розвитку та, навіть, до розумової відсталості, а також призводити до неможливості соціальної адаптації у повній мірі. Задля визначення наявності проблем зі слуховим аналізатором проводять діагностику, основними частинами якої є тональна та мовна аудіометрія. Щодо дослідження ступеню розбірливості мови, то в світі використовується кілька десятків методів її визначення, які були класифіковані великою кількістю науковців. Однак через складність формування самої мови, найбільш поширеним і достовірним методом вважають артикуляційні випробування, різновидом яких є метод словарної артикуляції. Цей метод полягає у визначенні відсотка вірно сприйнятих на слух мовних елементів по відношенню до загальної кількості зачитаних мовних елементів зі спеціально створених артикуляційних таблиць. Тобто, з точки зору акустики, для дослідження слуху методом артикуляції, або мовної аудіометрії, застосовують звукові стимули складної форми, які мають акустичні параметри, що неперервно підлягають змінам в часі. В дисертаційній роботі розглянуті існуючі типи артикуляційних таблиць, а також принципи їх створення для різних мов світу. Встановлено, що питання розробки діагностичного матеріалу для кожної мови є актуальним через специфіку її формування. Показано, що для української мови вперше задача була поставлена у 1984 році, а у подальші роки були запропоновані нові версії артикуляційних таблиць для різних цільових призначень. В літературних джерелах зазначено, що станом на 2020 рік, не існує фонетично збалансованих таблиць українською мовою, що орієнтовані виключно на дітей молодшого віку, які мають обмежений словарний запас. Крім того, в Україні поки відсутні нормативні документи і національні стандарти для розробки такого типу діагностичних таблиць, а також відсутні у спеціальній літературі характеристики усередненого спектру мовного сигналу для української мови як об’єктивного показника при розробці збалансованих артикуляційних таблиць. В другому розділі дисертаційної роботи, за допомогою частотного аналізу та авторського програмного модулю визначено частоту використання літер українського алфавіту у мовному матеріалі для діагностики існуючих україномовних таблиць та встановлена їх різниця із широко використовуваним матеріалом російською мовою. Отримані результати засвідчують необхідність розробки об’єктивних показників при підборі матеріалу, оскільки результати частотного аналізу мови не можуть бути фундаментальною основою для створення діагностичних артикуляційних таблиць. Досліджено частоту вживання літер у трьох найпопулярніших стилях української мови, що допомагає сформувати уявлення, щодо звукової особливості досліджуваної мови та висунути гіпотезу щодо характеру кривої спектральної густини потужності. Автором зроблене припущення, що значні зміни в українському правописі, які відбулися у 2019 році, можуть призвести до іншого частотного розподілу літер. Для розв’язання проблеми зі створенням діагностичного матеріалу для проведення мовної аудіометрії, в третьому розділі дисертаційної роботи удосконалено методику визначення усередненого спектра української мови з урахуванням сучасних технічних можливостей. Усереднений спектр є інтегральною характеристикою мови та визначається залежністю середнього спектрального рівня мови від частоти, з урахуванням часового проміжку. За теоретичну засаду обрано метод М. Б. Покровського, однак визначено ряд недоліків та можливостей для вдосконалення, які пов’язані із модернізацію технічних пристроїв та програмних рішень. Спосіб визначення усередненого спектра мови включає звукозапис мовного матеріалу дикторами у звукоізоляційній акустичній камері за допомогою прецизійного звукозаписувального обладнання з наступним мікшуванням звукозапису. Наступним кроком є вибір досліджуваного частотного діапазону для подальшого аналізу частотної залежності спектрального амплітудного складу записаного мовного матеріалу та отримання розподілу спектральних енергетичних рівнів із подальшим знаходженням пікових значень спектра. Для звукозапису використовується мовний матеріал різних функціональних стилів мовлення. При визначенні усередненого спектра мови додатково визначається вплив компресії на спектр мови шляхом аналізу зміни графіку спектральної густини потужності акустичного сигналу, в залежності від ступеню стиснення сигналу, та вплив еквалізації - шляхом визначення спектральної густини потужності акустичного сигналу, в залежності від частоти фільтрації акустичного сигналу. Отримані результати свідчать про те, що цифрова обробка зазначених видів (компресія, еквалізація) суттєво не впливає на характер кривої спектру в заданому діапазоні частот за умови коректного вибору параметрів компресії та еквалізації . Після чого здійснюється визначення «характерних точок» через порівняння чистого досліджуваного сигналу із масивом аудіоматеріалу, що відповідає максимальному представленню різних регіонів країни та великого часового проміжку. Еталонним є чистий сигнал, що не містить обробки. В роботі вперше проведене дослідження, в ході якого порівнюється графік спектральної густини потужності української мови з відповідними характеристиками декількох європейських мов. Однак за початкову умову обрано результати обробки масиву аудіокниг, оскільки не має суттєвого впливу цифрової обробки на характер кривої спектру, а також через складність знаходження носіїв деяких із досліджуваних європейських мов. Отримані результати свідчать про спорідненість української мови із російською, а одержані графіки мають незначне зміщення, один відносно одного, в області високих частот. Також відзначена акустична подібність із польською й англійською мовами у низькочастотному діапазоні та італійською й англійською – в області високих частот. В роботі вперше описані вимоги до підбору мовного матеріалу при створенні односкладових діагностичних таблиць, про які детально описано в четвертому розділі дисертації. За основу обрано великий електронний словник української мови (ВЕСУМ). Цей словник було обрано, оскільки це єдиний безплатний словник української мови із відкритим онлайн-доступом, що містить POS тегування слів. З нього програмним способом був виокремлений список виключно тих слів, що містять у своєму складі одну голосну літеру [1]. Спосіб створення діагностичного матеріалу полягає у записі вибірки слів за допомогою звукозаглушеної камери, прецизійної техніки та диктора, що відповідає вимогам Міжнародної колегії реабілітаційної аудіології, із подальшою первинною обробкою отриманого аудіоматеріалу. Визначено, що вибірка односкладових слів для артикуляційних таблиць не повинна містити у своєму складі слова, що складаються з двох літер та тих, що містять подвоєння. Перша вимога пов’язана із неможливістю сприйняття слуховою системою подібних слів через їх коротку тривалість. Виключення подвоєнь аргументується неможливістю виокремлення дубляжу літер у слові на слух. Дана гіпотеза перевірена експериментальним шляхом. Через те, що значна кількість фонем української мови відноситься одночасно до двох або більше диференційних ознак [2], а також через наявність у своєму складі йотованих літер, за основу створення мінімальних пар співзвучних слів обрано метод, запропонований російським автором В. Г. Міхайловим. Наступним етапом дослідження було виокремлення низки слів без наявної звукової пари та їх видалення з подальшого аналізу. При створенні пар слів, за основу обрано розподіл їх за акустичною ознакою, а саме, за частотністю слова. Таким чином, пара слів повинна містити у своєму складі два слова, що не належать до одного частотного ряду. Всі інші пари слів, що відносяться до однієї області частот, можуть бути використаними для формування таблиці, за допомогою якої є можливість проводити скринінгове обстеження наявності пошкоджень звукопровідного чи звукоприймального апаратів, або можуть бути просто видалені з подальшого дослідження. Після виконання всіх етапів та видалення вказаних груп слів, були перевірені зазначені раніше умови для створення мовного матеріалу артикуляційних діагностичних таблиць, а саме: частотний розподіл літер українського алфавіту та відповідність показнику усередненого спектра досліджуваної мови. Згідно із розробленим методом, на основі отриманих пар слів вперше створено артикуляційні таблиці мінімальних пар односкладових слів, які можна використовувати для методу дописування та вибору, а також для діагностики стану слухової системи у дітей