Puheen analyysi kasvavan kognitiivisen kuorman aikana

Abstract

Suoriutumispohjaisten, fysiologisten ja subjektiivisten mittojen lisäksi, voidaan kognitiivisen kuormittumisen arvioimiseen käyttää myös puheeseen liittyviä parametreja. Puheeseen liittyviä parametreja on laajalti käytetty puheentunnistus ja voice stress analysis (VSA) sovelluksissa, esimerkiksi valheenpaljastimena. Tämä Diplomityö koostuu kahdesta osiosta. Ensimmäisessä osiossa kehitettiin ohjelma, joka poimii puheeseen liittyviä parametreja. Nämä parametrit voidaan jaotella äänenpainesignaaliin pohjautuviin ja glottissignaaliimuotoon pohjautuviin parametreihin. Ensimmäiseen ryhmään lukeutuvat perustaajuus (To), äänenpainetaso (SPL), alpha-ratio (AR) ja lauseenpituus (SL). Toiseen ryhmään kuuluvat closing quotient (C1Q), normalized amplitude quotient (NAQ) ja glottissignaalin spektrinvaimennus (H12). Toisessa osassa tehtiin mittauksia kasvavan kognitiivisen kuormittumisen vaikutuksesta ääneen. Ohjelma toteutettiin Matlab 2008b (The Mathwroks) ohjelmistolla. Ohjelma tekee puheeseen liittyvien parametrien poiminnan helpoksi. Koeasetelma muodostui neljästä mittauksesta, johon valittiin seitsemän miestä koehenkilöiksi. Kaksi ensimmäistä mittausta olivat perustason mittauksia, joista saatiin fysiologiset, verenpaine (BP) ja sydämensyke (HR), ja puheeseen liittyvät lähtöparametrit. Kolmas ja neljäs mittaus aiheuttivat matalan ja korkean kognitiivisen kuorman olosuhteet, vastaavasti. Ennen jokaista mittausta, koehenkilö joutui täyttämään Karolinska sleepiness scale (KSS)- kyselyn vireystilan tiedustelua varten. Lisäksi, jokaisen mittauksen jälkeen koehenkilö täytti NASA task load index (NASA-TLX)-kyselyn, subjektiivisen suoriutumisen arvioimiseksi. Ohjelma toimi erittäin hyvin. Se mahdollisti puheparametrien helpon poiminnan. Subjektiiviset ja fysiologiset tulokset varmistivat, että kognitiivisen kuorma kasvoi mittausten aikana. Kuitenkin, äänenpainesignaaliin pohjautuvat parametrit eivät SL:ää, joka laski, lukuun ottamatta näyttäneet johdonmukaisuutta. Glottisaaltomuotoon pohjautuvat parametrit olivat johdonmukaisia. CLQ ja NAQ tuloksien mukaan glottiksen sulkeutuminen hidastui. H12 tulokset osoittivat, että korkean kuormitustason mittauksessa toista harmonista komponenttia vastaavan spektripiikin suuruus, suhteessa fo:aa vastaavaan arvoon, pieneni. Pienen koehenkilömäärän vuoksi puheeseen liittyvät tulokset ovat epämääräiset. Koehenkilömäärän kasvattaminen mahdollistaisi tulosten kattavan tilastollisen testaamisen. Tekemällä neljännestä testistä vaikeampi, puheeseen liittyvät ryhmäkohtaiset tulokset saattaisivat olla johdonmukaisempia