구개파열 아동과 정상 아동의 마찰음과 파찰음의 음향음성학적 특성 비교 Acoustic Analysis of the Differences of Fricatives and Affricates between Normal Children and Cleft Palate Children원문보기
소음에너지가 시작되는 주파수 즉, 선행 모음이 끝나는 지점을 절삭주파수라 한다. 본 연구는 구개파열아동과 정상 아동을 대상으로 마찰음과 파찰음의 절삭주파수 값, 후행모음에 따른 절삭주파수 값, 절삭주파수와 비음 치의 상관관계를 알아보고자 하였다. 연구의 대상은 서울 및 경기 지역에 거주하고 있는 아동으로 구개파열 진단을 받고, 생활연령이 6세 이상인 아동, 생활연령과 성별을 일치시킨 6세 이상 정상아동 각각 6명씩 총 12명이었다. 실험과제는 마찰음 및 파찰음의 무의미음절 환경과 문장 환경(50환경)으로 구성하였다. 구개파열 아동 집단은 정상 아동 집단에 비해 마찰음, 파찰음의 절삭주파수 값이 무의미음절 환경 및 문장 환경 모두에서 낮게 나타났다. 구개파열 아동과 정상 아동의 절삭주파수와 비음치 간 상관관계 연구 결과 정상 아동 집단에서는 무의미음절 환경과 문장 환경 모두에서 통계적으로 유의한 상관관계를 보이지 않았으나 구개파열 아동 집단에서는 문장 환경에서 통계적으로 유의한 상관관계를 보였다.
소음에너지가 시작되는 주파수 즉, 선행 모음이 끝나는 지점을 절삭주파수라 한다. 본 연구는 구개파열아동과 정상 아동을 대상으로 마찰음과 파찰음의 절삭주파수 값, 후행모음에 따른 절삭주파수 값, 절삭주파수와 비음 치의 상관관계를 알아보고자 하였다. 연구의 대상은 서울 및 경기 지역에 거주하고 있는 아동으로 구개파열 진단을 받고, 생활연령이 6세 이상인 아동, 생활연령과 성별을 일치시킨 6세 이상 정상아동 각각 6명씩 총 12명이었다. 실험과제는 마찰음 및 파찰음의 무의미음절 환경과 문장 환경(50환경)으로 구성하였다. 구개파열 아동 집단은 정상 아동 집단에 비해 마찰음, 파찰음의 절삭주파수 값이 무의미음절 환경 및 문장 환경 모두에서 낮게 나타났다. 구개파열 아동과 정상 아동의 절삭주파수와 비음치 간 상관관계 연구 결과 정상 아동 집단에서는 무의미음절 환경과 문장 환경 모두에서 통계적으로 유의한 상관관계를 보이지 않았으나 구개파열 아동 집단에서는 문장 환경에서 통계적으로 유의한 상관관계를 보였다.
The frequency in which noise energy is generated, that is, the point where the preceding vowel ends is the cut-off frequency. Thereupon, this study intends to examine the correlations between, cut-off frequencies, cut-off frequencies changed by the following vowel, and cut-off frequencies and nasala...
The frequency in which noise energy is generated, that is, the point where the preceding vowel ends is the cut-off frequency. Thereupon, this study intends to examine the correlations between, cut-off frequencies, cut-off frequencies changed by the following vowel, and cut-off frequencies and nasalance score, of fricatives and affricates with the subjects of children with the cleft palate and normal children. The subjects of this study are total 12 children residing in Seoul and Gyeonggi area. Six are the children diagnosed to have the cleft palate and whose chronological age are more than six, and another six are the normal children who are also more than six and whose chronological age and sex correspond to those of the former. Each subject was presented with nonsyllable environment and sentence environment(50 environment) of fricatives and affricates. Regarding meaningless syllable environment and sentence environment of fricatives and affricates, children with the cleft palate had lower cut-off frequencies than normal children. As a result of comparative study on correlations between cut-off frequencies and nasalance score of children with the cleft palate and normal children, it doesn't show statistically significant correlations in both meaningless syllable environment and sentence environment of normal children, but it has statistically significant correlations in sentence environment of children with the cleft palate.
The frequency in which noise energy is generated, that is, the point where the preceding vowel ends is the cut-off frequency. Thereupon, this study intends to examine the correlations between, cut-off frequencies, cut-off frequencies changed by the following vowel, and cut-off frequencies and nasalance score, of fricatives and affricates with the subjects of children with the cleft palate and normal children. The subjects of this study are total 12 children residing in Seoul and Gyeonggi area. Six are the children diagnosed to have the cleft palate and whose chronological age are more than six, and another six are the normal children who are also more than six and whose chronological age and sex correspond to those of the former. Each subject was presented with nonsyllable environment and sentence environment(50 environment) of fricatives and affricates. Regarding meaningless syllable environment and sentence environment of fricatives and affricates, children with the cleft palate had lower cut-off frequencies than normal children. As a result of comparative study on correlations between cut-off frequencies and nasalance score of children with the cleft palate and normal children, it doesn't show statistically significant correlations in both meaningless syllable environment and sentence environment of normal children, but it has statistically significant correlations in sentence environment of children with the cleft palate.
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문제 정의
마찰소음은 자음의 종류보다는 후행 모음의 영향을 받고[7][12], 마찰음 /ㅅ/과 /ㅆ/의 발화에는 마찰음의 단어 내 위치에 따라 서로 다른 음향적 특성을 나타내[8]는 연구결과에 근거하여 무의미음절과 문장 환경에서 후행모음에 따른 절삭주파수의 차이를 비교하고자 한다. 또한 선행 연구에서 다루지 않은 비음치와 절삭주파수 간의 상관관계를 살펴 구개파열 아동의 절삭주파수 값이 비음치와 관련이 있는지 알아보고자 한다. 선정한 연구문제는 다음과 같다.
이로 인해 구개파열 아동의 말을 평가, 진단, 치료하는데 기초 자료를 제공하고자 한다. 마찰소음은 자음의 종류보다는 후행 모음의 영향을 받고[7][12], 마찰음 /ㅅ/과 /ㅆ/의 발화에는 마찰음의 단어 내 위치에 따라 서로 다른 음향적 특성을 나타내[8]는 연구결과에 근거하여 무의미음절과 문장 환경에서 후행모음에 따른 절삭주파수의 차이를 비교하고자 한다. 또한 선행 연구에서 다루지 않은 비음치와 절삭주파수 간의 상관관계를 살펴 구개파열 아동의 절삭주파수 값이 비음치와 관련이 있는지 알아보고자 한다.
본 연구의 목적은 마찰음과 파찰음의 음향학적 특성을 살펴보고 나아가 언어치료에 객관적인 근거를 제시함에 있다. 청지각적으로 정조음한 것으로 판단되더라도 기기적 평가로 측정된 절삭주파수 값은 정상과 비교 되는 오조음의 값을 나타내 줄 수 있을 것이다.
정상적인 조음발달을 보이는 정상 아동과 구개파열 아동 간 마찰음/ㅅ/, /ㅆ/과 파찰음/ㅈ/, /ㅊ/, /ㅉ/의 절삭주파수 값의 차이를 살펴보고자 한다. 이로 인해 구개파열 아동의 말을 평가, 진단, 치료하는데 기초 자료를 제공하고자 한다. 마찰소음은 자음의 종류보다는 후행 모음의 영향을 받고[7][12], 마찰음 /ㅅ/과 /ㅆ/의 발화에는 마찰음의 단어 내 위치에 따라 서로 다른 음향적 특성을 나타내[8]는 연구결과에 근거하여 무의미음절과 문장 환경에서 후행모음에 따른 절삭주파수의 차이를 비교하고자 한다.
청지각적으로 정조음한 것으로 판단되더라도 기기적 평가로 측정된 절삭주파수 값은 정상과 비교 되는 오조음의 값을 나타내 줄 수 있을 것이다. 정상적인 조음발달을 보이는 정상 아동과 구개파열 아동 간 마찰음/ㅅ/, /ㅆ/과 파찰음/ㅈ/, /ㅊ/, /ㅉ/의 절삭주파수 값의 차이를 살펴보고자 한다. 이로 인해 구개파열 아동의 말을 평가, 진단, 치료하는데 기초 자료를 제공하고자 한다.
가설 설정
1. 구개파열 아동 집단과 정상 아동 집단 간 마찰음/ㅅ/, /ㅆ/과 파찰음 /ㅈ/, /ㅊ/, /ㅉ/의 절삭주파수 값에 차이가 있는가?
2. 후행 모음에 따라 구개파열 아동 집단과 정상 아동 집단은 마찰음 /ㅅ/, /ㅆ/과 파찰음 /ㅈ/, /ㅊ/, /ㅉ/의 절삭주파수 값에 차이가 있는가?
3. 구개파열 아동 집단과 정상 아동 집단 간 마찰음/ㅅ/, /ㅆ/과 파찰음 /ㅈ/, /ㅊ/, /ㅉ/의 절삭주파수와 비음치 간 상관관계가 있는가?
제안 방법
순수 마찰성분인 [s]구간만을 선택 하였고 파찰음이 산출될 때는 조음기관의 폐쇄가 지속된 후 개방되면서 마찰되므로 폐쇄 기간의 휴지기간이 스펙트로그램 상에 나타나고 그 후에 나타난 마찰소음 구간의 절삭주파수를 측정하였다. LTA(Long Term Average)분석은 마찰소음 성분 즉, 마찰소음의 지속시간 중 기식성분(aspiration duration)을 제외한 순수 마찰소음 구간(pure frication noise duration)만을 대상으로 하였다[1].
검사항목으로는 마찰음 /ㅅ/, /ㅆ/ 및 파찰음 /ㅈ/, /ㅊ/, /ㅉ/와 단모음 /ㅏ, ㅗ, ㅜ, ㅣ, ㅐ/를 조합한 VCV(모음-자음-모음)음절 25개(아사, 아소, 아수, 아시, 아새, 아싸, 아쏘, 아쑤, 아씨, 아쌔, 아자, 아조, 아주, 아지, 아재, 아차, 아초, 아추, 아치, 아채, 아짜, 아쪼, 아쭈, 아찌, 아째)이다. 이것을 무의미 음절환경과 ‘내가 다’ 의 문장 환경[32] 에서 3회씩 소리 내어 읽도록 하였다.
녹음한 어음자료는 MATLAB(U. S. PATENTS, Version 7. 6. 0. 324 R2008a.) 음향분석 프로그램을 이용하여 마찰음과 파찰음의 마찰 구간의 절삭주파수를 측정하였다. 기존의 선행 연구들은 스펙트로그램 상의 마찰구간에서 육안으로 확인한 것을 절삭주파수로 정의하였다[9][24][23][13].
그러나 이러한 육안기반 산출 방법은 판단자간 신뢰도가 너무 낮다. 따라서 본 연구에서는 알고리즘에 의한 절삭주파수 분석으로 그 값을 산출하였다. 일반적인 스펙트로그램에서의 디스플레이 방법은 각각의 음성샘플에서의 주파수 스펙트럼 중 최대파워 수치를 기준으로 최대한 가시적으로 영상의 대조(contrast)가 뚜렷하게 디스플레이 하도록 설계되어 있기 때문에 상대적으로 다른 대조도 기준을 가지고 있으며, 이를 사람의 눈으로 판단하는 것 또한 주관적인 판단으로 인한 오차가 발생할 수 있어서 측정 기준 및 방법에 대한 문제점을 가지고 있다.
본 연구는 구개파열 아동 집단과 연령과 성별을 일치 시킨 정상 아동 집단과의 마찰음 및 파찰음의 절삭주파수 값의 차이 비교와 후행 모음에 따른 절삭주파수 값의 차이를 비교하였다. 또한 마찰음과 파찰음 산출 시구강 내 압력이 정조음에 영향을 주기 때문에[16] 조음 기관의 구조 이상으로 인해 구강 내 압력과 과다비성을 갖는 구개파열 아동은 마찰음 산출에 오류를 보이므로[27] 절삭주파수와 비음치의 상관관계를 분석하였다.
본 연구는 구개파열 아동 집단과 연령과 성별을 일치 시킨 정상 아동 집단과의 마찰음 및 파찰음의 절삭주파수 값의 차이 비교와 후행 모음에 따른 절삭주파수 값의 차이를 비교하였다. 또한 마찰음과 파찰음 산출 시구강 내 압력이 정조음에 영향을 주기 때문에[16] 조음 기관의 구조 이상으로 인해 구강 내 압력과 과다비성을 갖는 구개파열 아동은 마찰음 산출에 오류를 보이므로[27] 절삭주파수와 비음치의 상관관계를 분석하였다.
5 %의 중첩구간을 설정한 후, 위에서 설정한 윈도우 크기에 6배를 한 숫자보다 크거나 같은 최소 크기의 2n (n은 임의의 양의 정수)수를 갖는 사이즈로 Fast Fourier Transformation(FFT)를 취한 후, 데시벨(dB) 단위로 파워 값을 구하였다. 순수 마찰성분인 [s]구간만을 선택 하였고 파찰음이 산출될 때는 조음기관의 폐쇄가 지속된 후 개방되면서 마찰되므로 폐쇄 기간의 휴지기간이 스펙트로그램 상에 나타나고 그 후에 나타난 마찰소음 구간의 절삭주파수를 측정하였다. LTA(Long Term Average)분석은 마찰소음 성분 즉, 마찰소음의 지속시간 중 기식성분(aspiration duration)을 제외한 순수 마찰소음 구간(pure frication noise duration)만을 대상으로 하였다[1].
이것을 무의미 음절환경과 ‘내가 다’ 의 문장 환경[32] 에서 3회씩 소리 내어 읽도록 하였다.
협대역(Narrowband)과 광대역(Wideband)의 중간정도 되는 10 ms 해밍(Hamming) 윈도우 크기와 12.5 %의 중첩구간을 설정한 후, 위에서 설정한 윈도우 크기에 6배를 한 숫자보다 크거나 같은 최소 크기의 2n (n은 임의의 양의 정수)수를 갖는 사이즈로 Fast Fourier Transformation(FFT)를 취한 후, 데시벨(dB) 단위로 파워 값을 구하였다. 순수 마찰성분인 [s]구간만을 선택 하였고 파찰음이 산출될 때는 조음기관의 폐쇄가 지속된 후 개방되면서 마찰되므로 폐쇄 기간의 휴지기간이 스펙트로그램 상에 나타나고 그 후에 나타난 마찰소음 구간의 절삭주파수를 측정하였다.
대상 데이터
본 연구대상은 서울 경기 지역에 위치한 병원에서 구개파열로 진단된 만 6세 된 아동 총 7명으로, 마찰음 및 파찰음을 완전 습득한 만 6세 이상의 아동을 선정대상으로 하였다. 그러나, 그 중 1명은 APAC(Assessment of Phonology and Articulation for Children)[30] 검사 결과 일반 자음정확도가 81%로 다른 아동에 비해 일반자음정확도가 낮고 보상조음으로 마찰음과 파찰음을부정확하게 산출하여 본 연구에서 제외시켰다.
어음재료 채취는 Multi-speech (KayPENTAX, Model no. 4300B, Lincoln park, NJ, USA)를 이용하여 표본추출률 44,000Hz로 조절한 뒤에 표집 하였다. 비음치 측정은 비음측정기(Nasometer, KayPENTA
데이터처리
, 2006)을 이용 하였다. 구개파열 아동 집단과 정상 아동 집단의 집단간 절삭주파수의 유의한 차이와 후행모음에 따른 집단간 절삭주파수 차이를 알아보기 위해 독립표본 t-검정으로 분석하였고, 구개파열 아동 집단과 정상 아동 집단 내에 비음치와 절삭주파수 간 상관관계는 Pearson 상관분석으로 검정하였으며, 통계적 유의수준은 0.05로 검정하였다.
비음치는 비음측정기에서 검사어의 평균 비음치를 분석하였다[3].
성능/효과
따라서본 연구의 결과와 관련성이 있는 것으로 보인다. 구개 파열 아동 집단의 문장 환경에서 나타난 절삭주파수와 비음치 간 상관관계는 마찰음 /ㅆ/에서는 고모음 /ㅣ/, 파찰음 /ㅈ, ㅉ/에서는 저모음 /ㅏ/에서 통계적으로 유의한 상관관계를 보였다. 이는 구개파열 아동의 비음지각에 고모음과 저모음이 영향을 미친다[26]는 선행연구 결과를 지지해 준다.
05). 구개파열 아동 집단과 정상 아동 집단의 집단 내 무의미음절 환경과 문장 환경 간 평균 차이는 통계적으로 유의하지 않았다.
구개파열 아동과 정상 아동의 절삭주파수와 비음치간 상관관계 분석 결과 정상 아동 집단에서는 무의미음절 환경과 문장 환경 모두에서 통계적으로 유의한 상관관계를 보이지 않았다. 구개파열 아동 집단에서는 문장 환경에서 통계적으로 유의한 상관관계를 보여 무의미음절 환경에서 보다 문장 환경에서의 비음치가 마찰음 및 파찰음을 정조음 하는데 영향을 미친다는 결론을 내릴 수 있다.
일반적인 스펙트로그램에서의 디스플레이 방법은 각각의 음성샘플에서의 주파수 스펙트럼 중 최대파워 수치를 기준으로 최대한 가시적으로 영상의 대조(contrast)가 뚜렷하게 디스플레이 하도록 설계되어 있기 때문에 상대적으로 다른 대조도 기준을 가지고 있으며, 이를 사람의 눈으로 판단하는 것 또한 주관적인 판단으로 인한 오차가 발생할 수 있어서 측정 기준 및 방법에 대한 문제점을 가지고 있다. 그러므로 본 연구에서는 객관적인 측정기준과 보다 정확한 측정방법을 제시하기 위하여 모든 음성샘플들의 스펙트로그램을-40~+30 dB 으로 한정하여 동일한 기준으로 스펙트로그램을 표현하였다.
그러나 이러한 결과는 선행연구 [38]의 파찰 소음 주파수 대역(2,000~7,000(Hz)에 여전히 속해 병리학적으로 문제가 없는 대상자의 것으로 판단 될 수 있다. 두 집단 간 절삭주파수 값의 결과에 따라 구개파열 아동 집단은 정상 아동 집단에 비해 마찰음, 파찰음의 무의미음절 환경 및 문장 환경 모두에서 낮은 절삭주파수 값을 가진다는 결론을 내릴 수 있다. 이는 정상 아동 집단과 구별되는 구개파열 아동 집단만이 갖는 특징으로 설명 될 수 있다 .
이는 정상 아동 집단과 구별되는 구개파열 아동 집단만이 갖는 특징으로 설명 될 수 있다 . 또한 정상 아동 집단에서 보다 구개파열 아동 집단에서 대상자 간 절삭주파수 값의 차이가 컸는데 이는 구개파열 유형별 그 값에 차이가 있을 수 있다는 가정을 할 수 있을 것이다. 파찰음 보다 마찰음에서 절삭주파수 값에 더 큰 집단 간 차이를 나타냈다.
마찰음과 파찰음의 절삭주파수의 차이는 후행모음에따라 그 값에 차이를 보였으며 마찰음은 후속 모음에 따라 변화가 있다는 선행연구[12][10][32][20][24][23][21][25]의 결과와 일치한다. 먼저 마찰음에 대해 살펴보면, 무의미음절 환경에서는 /ㅣ/, 문장 환경에서는 /ㅣ/에서 구개파열 아동 집단과 정상 집단 간 절삭주파수 값이 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다. 이는 마찰음이 고모음(ㅣ)과 결합 시 마찰음 산출이 수월하다[19] 는 연구와 일치한다.
문장 환경에서 구개파열 아동 집단은 ‘아씨’가 통계적으로 유의한 정적 상관관계를 보였고(p < .05) ‘아쌔’가 통계적으로 유의한 정적 상관관계를 보였다(p < .01).
문장 환경에서 구개파열 아동 집단은 ‘아자, 아짜, 아쭈’가 통계적으로 유의한 정적 상관관계를 보였고(p < .01) ‘아차’가 통계적으로 유의한 정적 상관관계를 보였다(p < .05).
파찰음 보다 마찰음에서 절삭주파수 값에 더 큰 집단 간 차이를 나타냈다. 이러한 결과에 따라 구개파열 아동과 정상 아동은 파찰음 보다 마찰음에서 정조음의 차이를 더 많이 보일 수 있고, 문장 환경에서 보다 무의미음절 환경에서 정조음의 차이를 더 많이 보일 수 있다는 결론을 내릴 수 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
절삭주파수란 무엇을 말하는 것인가?
소음에너지가 시작되는 주파수 즉, 선행 모음이 끝나는 지점을 절삭주파수라 한다. 본 연구는 구개파열아동과 정상 아동을 대상으로 마찰음과 파찰음의 절삭주파수 값, 후행모음에 따른 절삭주파수 값, 절삭주파수와 비음 치의 상관관계를 알아보고자 하였다.
구개파열은 어떤 경우를 말하는가?
구개파열(cleft palate)은 경구개(hard palate)와 연구개(soft palate)에 틈이 있는 것을 말하며[35] 연인두 (velopharynx) 구조와 기능이 불완전하고, 치열 또는 교합(occlusion) 장애들을 동반하는 경우를 말한다[33]. 구개파열 아동은 연인두폐쇄(velopharyngeal closure) 가 원활하게 이루어지지 않아 공명 문제가 발생할 수 있다.
스펙트로그램 상의 마찰 구간에서 육안으로 확인하는 방법 대신에 알고리즘에 의한 절삭주파수 분석으로 마찰음과 파찰음의 마찰 구간의 절삭 주파수를 측정한 이유는?
기존의 선행 연구들은 스펙트로그램 상의 마찰구간에서 육안으로 확인한 것을 절삭주파수로 정의하였다[9][24][23][13]. 그러나 이러한 육안기반 산출 방법은 판단자간 신뢰도가 너무 낮다. 따라서 본 연구에서는 알고리즘에 의한 절삭주파수 분석으로 그 값을 산출하였다.
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