The aim of this study is to synthesize pathological breathy voice and to make a cepstral peak prominence (CPP) table following breathiness ranks by cepstral analysis to supplement reliability of the perceptual auditory judgment task. KlattGrid synthesizer included in Praat was used. Synthesis parameters consist of two groups, i.e., constants and variables. Constant parameters are pitch, amplitude, flutter, open phase, oral formant and bandwidth. Variable parameters are breathiness (BR), aspiration amplitude (AH), and spectral tilt (TL). Five hundred sixty samples of synthetic breathy vowel /a/ for male were created. Three raters participated in ranking of the breathiness. 217 were proved to be inadequate samples from perceptual judgment and cepstral analysis. Finally, 343 samples were selected. These CPP values and other related parameters from cepstral analysis are classified under four breathiness ranks (B0~B3). The mean and standard deviation of CPP is $16.10{\pm}1.15$ dB(B0), $13.68{\pm}1.34$ dB(B1), $10.97{\pm}1.41$ dB(B2), and $3.03{\pm}4.07$ dB(B3). The value of CPP decreases toward the severe group of breathiness because there is a lot of noise and a small quantity of harmonics.
This study investigated the acoustic characteristics of sustained vowel /a/ and sentence utterance produced by patients with muscle tension dysphonia (MTD) using cepstrum-based acoustic variables. 36 women diagnosed with MTD and the same number of women with normal voice participated in the study and the data were recorded and measured by ADSVTM. The results demonstrated that cepstral peak prominence (CPP) and CPP_F0 among all of the variables were statistically significantly lower than those of control group. When it comes to the GRBAS scale, overall severity (G) was most prominent, and roughness (R), breathiness (B), and strain (S) indices followed in order in the voice quality of MTD patients. As these characteristics increased, a statistically significant negative correlation was observed in CPP. We tried to classify MTD and control group using CPP and CPP_F0 variables. As a result of statistic modeling with a Random Forest machine learning algorithm, much higher classification accuracy (100% in training data and 83.3% in test data) was found in the sentence reading task, with CPP being proved to be playing a more crucial role in both vowel and sentence reading tasks.
The aim of this study is to investigate the usefulness of the parameter CPP (cepstral peak prominence) and LTAS (long term average spectrum) band energy for an analysis of breathy voice with vocal fold paralysis. Thirty-four female subjects who have vocal paralysis after thyroidectomy participated in this study. According to the perceptual judgements by three speech pathologists and one phonetic scholar, subjects were divided into two groups: breathy voice group (n = 21) and non-breathy voice group (n = 13). Maximum sustained phonation task was measured for acoustic analysis. CPP-related (i.e. mean F0, mean CPP, and mean CPPs) and LTAS-related (i.e. minimum, maximum, and mean) parameters were used. Independent samples t-test was conducted. Regarding CPP, there are significant differences in mean CPP and mean CPPs between groups. The values of mean CPP and CPPs in the non-breathy voice group are higher than those in the breathy voice group. The CPP could be regarded as the useful parameter for breathy voice analysis in the clinic. When it comes to LTAS, energy from 0 to 2 kHz are significantly different between groups. The minimum value of non-breathy group is lower than that of breathy group, whereas the maximum value of non-breathy group is higher. The frequency band below 2 kHz seems to be related to breathy voice.
Journal of the Korean Society of Laryngology, Phoniatrics and Logopedics
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v.28
no.2
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pp.84-88
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2017
Background and Objectives : The purpose of this study was to compare the usefulness of Cepstral peak prominence (CPP) with parameter of Multiple Dimensional Voice Program (MDVP) in evaluating unilateral vocal fold paraylsis patients with subjective voice impairment. Materials and Methods : From July 2014 to August 2016, 37 patients with unilateral vocal fold paralysis who had been diagnosed with unilateral vocal fold paralysis and had received two or more voice tests before and after the diagnosis were evaluated for maximum phonation time (MPT), MDVP and CPP. Respectively. Voice tests were performed with short vowel /a/ and paragraph reading. Results : The CPP-a (CPP with vowel /a/) and CPP-s (CPP with paragraph reading) of the Cepstrum were statistically negatively correlated with G, R, B, and A before the voice therapy. Jitter, Shimmer, and NHR of MDVP were positively correlated with G, R, B. Jitter, Shimmer, and NHR of the MDVP were significantly correlated with the Cepstrum index. G, B, A and CPP-a and CPP-s showed a statistically significant negative correlation and a somewhat higher correlation coefficient between 0.5 and 0.78. On the other hand, in MDVP index, there was a positive correlation with G and B only with Jitter of 0.4. Conclusion : CPP can be an important evaluation tool in the evaluation of speech in the unilateral vocal cord paralysis when speech energy changes or the cycle is not constant during speech.
This study aimed to investigate the clinical utility of voiced sentence tasks for voice evaluation. To this end, we analyzed the correlation between perturbation-based acoustic measurements [jitter percent (jitter), shimmer percent (shimmer), Noise to Harmonic Ratio (NHR)] using sustained vowel phonation, and cepstrum-based acoustic measurements [Cepstral Peak Prominence (CPP), Low/High spectral ratio (L/H ratio)] using voiced sentences. As a result of analyzing data collected from 65 patients with voice disorders, there was a significant correlation between the CPP and jitter (r = -.624, p = .000), shimmer (r = -.530, p = .000), NHR (r = -.469, p = .000).This suggests that the cepstrum measurement of voiced sentences can be used as an alternative to the analysis limitations of the pathological voice such as not possible perturbation-based acoustic measurement, and result difference according to the analysis section.
Kim, Tae Hwan;Choi, Jeong Im;Lee, Sang Hyuk;Jin, Sung Min
Journal of the Korean Society of Laryngology, Phoniatrics and Logopedics
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v.26
no.2
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pp.117-121
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2015
Background : Cepstral analysis which is obtained from Fourier transformation of spectrum has been known to be effective indicator to analyze the voice disorder. To evaluate the voice disorder, phonation of sustained vowel /a/ sound or continuous speech have been used but the former was limited to capture hoarseness properly. This study is aimed to compare the effectiveness in analysis of cepstrum between the sustained vowel /a/ sound and continuous speech. Methods : From March 2012 to December 2014, total 72 patients was enrolled in this study, including 24 unilateral vocal cord palsy, vocal nodule and vocal polyp patients, respectively. The entire patient evaluated their voice quality by VHI (Voice Handicap Index) before and after treatment. Phonation of sustained vowel /a/ sample and continuous speech using the first sentence of autumn paragraph was subjected by cepstral analysis and compare the pre-treatment group and post-treatment group. Results : The measured values of pre and post treatment in CPP-a (cepstral peak prominence in /a/ vowel sound) was 13.80, 13.91 in vocal cord palsy, 16.62, 17.99 in vocal cord nodule, 14.19, 18.50 in vocal cord polyp respectively. Values of CPP-s (cepstral peak prominence in text-based speech) in pre and post treatment was 11.11, 12.09 in vocal cord palsy, 12.11, 14.09 in vocal cord nodule, 12.63, 14.17 in vocal cord polyp. All 72 patients showed subjective improvement in VHI after treatment. CPP-a showed statistical improvement only in vocal polyp group, but CPP-s showed statistical improvement in all three groups (p<0.05). Conclusion : In analysis of cepstrum, text-based analysis is more representative in voice disorder than vowel sound speech. So when the acoustic analysis of voice by cepstrum, both phonation of sustained vowel /a/ sound and text based speech should be performed to obtain more accurate result.
The purpose of this study is to examine the acoustic characteristics of Parkinsonian speech, with respect to different utterance conditions, by employing acoustic/auditory-perceptual analysis. The subjects of the study were 15 patients (M=7, F=8) with Parkinson's disease who were asked to read out sentences under different utterance conditions (clear/casual). The sentences read out by each subject were recorded, and the recorded speech was subjected to cepstrum and spectrum analysis using Analysis of Dysphonia in Speech and Voice (ADSV). Additionally, auditory-perceptual evaluation of the recorded speech was conducted with respect to breathiness and loudness. Results indicate that in the case of clear speech, there was a statistically significant increase in the cepstral peak prominence (CPP), and a decrease in the L/H ratio SD (ratio of low to high frequency spectral energy SD) and CPP F0 SD values. In the auditory-perceptual evaluation, a decrease in breathiness and an increase in loudness were noted. Furthermore, CPP was found to be highly correlated to breathiness and loudness. This provides objective evidence of the immediate usefulness of clear speech intervention in improving the voice quality of Parkinsonian speech.
Voice issues such as voice weakness that arise with age can have social and emotional impacts, potentially leading to feelings of isolation and depression. This study aimed to investigate the changes in acoustic characteristics resulting from aging, focusing on voice quality and spoken fluency. To this end, tasks involving sustained vowel phonation and paragraph reading were recorded for 20 elderly and 20 young participants. Voice-quality-related variables, including F0, jitter, shimmer, and Cepstral Peak Prominence (CPP) values, were analyzed along with speech-fluency-related variables, such as average syllable duration (ASD), articulation rate (AR), and speech rate (SR). The results showed that in voice quality-related measurements, F0 was higher for the elderly and voice quality was diminished, as indicated by increased jitter, shimmer, and lower CPP levels. Speech fluency analysis also demonstrated that the elderly spoke more slowly, as indicated by all ASD, AR, and SR measurements. Correlation analysis between voice quality and speech fluency showed a significant relationship between shimmer and CPP values and between ASD and SR values. This suggests that changes in spoken fluency can be identified early by measuring the variations in voice quality. This study further highlights the reciprocal relationship between voice quality and spoken fluency, emphasizing that deterioration in one can affect the other.
This study investigated the perceptual and cepstral/spectral characteristics of phonation and their relationships in dysarthria in connected speech. Twenty-two participants were divided into two groups; the eleven dysarthric speakers were paired with matching age and gender healthy control participants. A perceptual evaluation was performed by three speech pathologists using the GRBAS scale to measure the cepstrual/spectral characteristics of phonation between the two groups' connected speech. Correlations showed dysarthric speakers scored significantly worse (with a higher rating) with severities in G (overall dysphonia grade), B (breathiness), and S (strain), while the smoothed prominence of the cepstral peak (CPPs) was significantly lower. The CPPs were significantly correlated with the perceptual ratings, including G, B, and S. The utility of CPPs is supported by its high relationship with perceptually rated dysphonia severity in dysarthric speakers. The receiver operating characteristic (ROC) analysis showed that the threshold of 5.08 dB for the CPPs achieved a good classification for dysarthria, with 63.6% sensitivity and the perfect specificity (100%). Those results indicate the CPPs reliably distinguished between healthy controls and dysarthric speakers. However, the CPP frequency (CPP F0) and low-high spectral ratio (L/H ratio) were not significantly different between the two groups.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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