变声期嗓音的声学特征分析

李晓慧 单春光 郝芳

人类嗓音在不同的年龄阶段有所不同，其中尤以进入青春期后变化最为显著。由于青春期性激素水平的显著变化，喉体在短时期内迅速增大，嗓音发生显著改变，由童声转变为成年人声这段时间称为变声期［1］。关于变声期的年龄国内外文献［2～4］报道不一，目前认为国人无论男女从10岁开始进入变声期，即变声前期，男性13～16岁、女性14～16岁为变声中期，男女皆在17～20岁为变声后期。本研究旨在了解变声期各阶段的嗓音声学特点，为临床嗓音疾病的诊断、治疗效果的评估提供参考。

1 资料与方法

1.1 研究对象及分组 选取1 028例10～20岁发育正常、无发音系统和构音系统缺陷及发音功能障碍者为研究对象。根据年龄分组如下：变声前期组259例，年龄10～12岁，男127 例，女132例；变声中期组467 例，年龄13～16 岁，男234 例，女233例；变声后期组302例，年龄17～20岁，男122例，女180例。

在环境噪声小于45dB（A）、高保真的隔声室内，录制变声中期组受试者的嗓音声样。嘱受试者距话筒约15cm（仪器自带标尺固定于麦克风上，鼻部紧贴标尺），以自然一致的音调和音强朗读中国科学院声学研究所制定的标准话语朗读样本《父母心》中所选取的一段话：“爸爸、妈妈都特别喜欢我，如果我想要什么，他们就会买给我。这个月我看上了一件风衣和一个足球，我当然穿上了也玩上了”。中间不停顿，在15秒钟内读完（采样频率为44.1KHz）。选取3名经过培训的有经验的嗓音医学专家组成听评委，在隔声室内将变声中期受试者朗读嗓音样本回放进行主观听感知评估，将变声中期者再分为A组（声音稍粗糙或轻度沙哑、音调不稳定）与B 组（无明显声音沙哑及音调不稳定），其中A 组男66例，女70例；B组男168例，女163例。

1.2 嗓音声学分析 采用美国Kay公司的多维嗓音分析系统MDVP对各组对象进行嗓音声学分析。检测在安静的室内进行，环境噪声在45dB（A）以下，受试者口距麦克风约15cm，采取自然舒适位，平稳发长元音／a：／，持续至少4秒，连续测3次，取平均值。分析各组基频（F0）、基频微扰（jitter）、振幅微扰（shimmer）、振幅扰动商（APQ）、噪／谐比（NHR）。

1.3 统计学方法 采用SPSS 13.0 版本进行两样本t检验。

2 结果

表1～3为变声各期不同性别、年龄者嗓音声学分析结果，表4为变声各期不同性别者嗓音声学分析结果。可见，女性F0高于同年龄段男性，差异有统计学意义（P＜0.05），Jitt值除A 组外，其余组女性均高于男性（P＜0.05）；变声中期同性别比较，A组NHR 高于B 组（P＜0.01），余差异无统计学意义。

表1 变声前期各年龄男、女嗓音声学分析结果（±s）

表1 变声前期各年龄男、女嗓音声学分析结果（±s）

年龄（岁）性别例数（例）F0（Hz）基频微扰（%）振幅微扰（%）APQ（%）NHR 10男37 269.39±24.58 0.87±0.41 4.22±1.52 3.03±0.98 0.13±0.02女54 278.49±27.44 1.13±0.55 5.17±1.70 3.67±1.12 0.14±0.02 11男60 268.67±26.19 0.81±0.39 3.94±1.71 2.92±1.09 0.13±0.02女31 275.74±19.35 1.20±0.99 4.13±1.69 3.21±1.16 0.13±0.03 12男30 197.47±47.47 1.02±0.49 4.57±1.31 3.36±0.84 0.14±0.02女47 258.24±19.29 1.86±1.07 6.53±2.43 4.56±1.62 0.16±0.05

表2 变声中期A、B两组各年龄男、女嗓音声学分析结果（±s）

表2 变声中期A、B两组各年龄男、女嗓音声学分析结果（±s）

NHR 年龄（岁）性别例数（例）F0（Hz）基频微扰（%）振幅微扰（%）APQ（%）A 组13男17 189.74±34.65 2.96±1.77 9.24±2.19 6.65±1.71 0.22±0.07女19 225.33±21.01 4.24±3.45 9.38±4.09 6.81±3.06 0.27±0.15 14男18 178.15±41.12 2.32±1.95 7.67±4.09 5.62±3.05 0.19±0.08女19 235.94±28.01 1.59±0.79 6.14±1.68 4.23±0.99 0.15±0.03 15男17 176.82±29.41 2.21±0.90 7.45±1.98 5.56±1.57 0.18±0.05女17 248.33±23.50 1.19±0.21 6.64±1.87 4.09±0.97 0.15±0.04 16男14 177.59±30.09 2.11±0.79 7.27±2.82 5.31±1.90 0.16±0.03女15 236.12±28.15 1.68±0.74 6.99±2.81 5.20±0.83 0.18±0.04 B组 13男46 162.53±42.38 1.51±0.98 5.94±2.75 4.33±1.81 0.16±0.04女42 255.41±26.69 1.29±0.73 5.33±1.97 3.79±1.33 0.15±0.30 14男52 166.34±43.17 1.02±0.69 4.79±1.92 3.66±1.25 0.16±0.04女60 253.09±23.56 1.36±0.76 5.29±1.91 3.70±1.23 0.15±0.29 15男39 171.57±45.64 1.41±0.96 5.57±1.79 5.68±1.29 0.16±0.03女34 254.54±20.55 1.47±0.94 5.45±2.04 3.92±1.41 0.14±0.06 16男31 176.36±48.60 1.29±0.62 5.90±2.31 4.32±1.53 0.12±0.01女27 259.29±25.00 2.89±1.45 7.68±1.89 5.43±1.19 0.17±0.02

表3 变声后期各年龄组男、女嗓音声学分析结果（±s）

表3 变声后期各年龄组男、女嗓音声学分析结果（±s）

年龄（岁）性别例数（例）F0（Hz）基频微扰（%）振幅微扰（%）APQ（%）NHR 17男32 155.22±26.46 0.74±0.36 4.29±1.69 3.20±1.15 0.15±0.02女34 266.66±25.61 0.82±0.56 3.47±1.20 2.58±0.79 0.13±0.02 18男29 154.03±15.84 0.72±0.24 3.28±0.92 2.63±0.73 0.14±0.02女67 251.64±25.61 1.12±0.69 4.47±1.88 3.16±1.22 0.14±0.03 19男31 131.06±5.81 0.58±0.31 3.02±0.83 2.50±0.67 0.14±0.23女47 254.84±26.45 1.07±0.72 4.23±1.86 3.06±1.26 0.13±0.02 20男30 132.77±20.68 0.57±0.24 3.12±0.99 2.45±0.81 0.14±0.02女32 251.96±18.35 1.31±1.09 5.24±2.26 3.59±1.49 0.14±0.04

表4 变声各期男、女嗓音声学分析结果（±s）

表4 变声各期男、女嗓音声学分析结果（±s）

注：＊与同年龄段男性比较，P＜0.05，△与A 组同性别比较，P＜0.01

NHR 组别性别例数（例）F0（Hz）基频微扰（%）振幅微扰（%）APQ（%）变声前期男127 270.90±27.39 0.87±0.39 4.26±1.65 3.10±1.07 0.13±0.02女132 287.54±25.51＊1.03±0.52＊4.59±1.64＊3.28±1.11＊0.13±0.02变声中期（A 组）男66 197.74±43.09 2.58±1.91 8.55±2.57 6.32±2.02 0.21±0.08女70 259.54±25.99＊2.44±2.25 7.06±2.88 5.23±2.11 0.18±0.08变声中期（B组）男168 178.38±46.75 1.20±0.72 5.18±2.05 3.84±1.34 0.16±0.03△女163 254.91±22.24＊1.50±0.92＊5.63±2.11＊3.98±1.41＊0.15±0.04△变声后期男122 148.97±25.08 0.67±0.31 3.59±1.37 2.79±0.97 0.14±0.02女180 255.45±25.01＊1.08±0.76＊4.34±1.89＊3.09±1.24＊0.14±0.03

3 讨论

基频（F0）具有性别特征，本研究结果显示：F0从10岁始男性明显小于女性，男、女的F0从10岁开始都有一个下降的趋势即随年龄增加基频下降；变声中期B组男性在13岁时降到最低，女性在14岁时降到最低，随后又上升，A 组则无此规律，分析原因可能是由于变声中期声带不同程度的充血水肿，声门闭合不全，部分处于该变声旺盛期者会表现为嗓音粗糙，持久力差，声调不稳定所致；17岁后，男女的基频又呈现一下降趋势，到20岁后相对稳定接近正常成人水平。这与杨式麟［5］等所报道的相符，因此认为男性从13岁至16岁、女性从14岁至16岁应为变声中期（旺盛期），男女皆在17至20岁为变声后期。本研究变声期三个年龄段的F0正常参考值为变声前期男270.90±27.39，女287.54±25.51；变声中期A 组男197.74±43.09，女259.54±25.99；B组男178.38±46.75，女254.91±22.24；变声后期男148.97±25.08，女255.45±25.01。可见，嗓音的变化与性激素水平高低有关［6］，而不同性别、年龄性激素水平有较大差距，因此，应按年龄、性别进行嗓音分析。

有文献报道［7］jitter和shimmer与声带振动的特性密切相关，主要反映嗓音粗糙程度，并非与声带的振动频率有关，因此性别因素对微扰值影响不大。王双乐等［8］报道女性jitter值大于男性，而shimmer值则未见明显差别，可能与女性嗓音较男性音调较高而音量较小有关。本研究结果与此相符，变声各期同年龄段男、女组间比较，除变声中期的A 组外，女性jitter值均高于男性（P＜0.05），shimmer、APQ值则无显著性差异。可能与变声期体内激素水平变化导致声带出现不同程度的充血、水肿、发声嘶哑等有关［9］，另外，上述结果的差异还可能与各研究者所采用的嗓音分析系统以及选择的受试对象等因素有关。

De Krom 等［10］认为嗓音障碍患者的嗓音噪声成分的大小影响声嘶的程度，言语信号中噪声成分增多就会表现为不同程度的声嘶。本研究结果显示除变声中期的A 组NHR 高于B 组外，各年龄段男、女间NHR 比较差异无统计学意义，与上述观点相符，说明性别对噪谐比无明显影响。

1 于萍，王荣光.嗓音疾病与嗓音外科学［M］.北京：人民军医出版社，2009.17～18.

2 韩德民，Robert Sataloff.嗓音医学［M］.北京：人民卫生出版社，2007.65～73.

3 杨强，李焦兰，黄治物.国人嗓音与性激素的关系［J］.听力学及言语疾病杂志，1994，2：1.

4 Hacki T，Heitmüller S.Development of the child’s voice：premutation，mutation［J］.International Journal of Pediatric Otorhinolaryngology，1999，49（Suppl）：S141.

5 杨式麟，赵玉红.从年龄进程的基频参数看变声期过程和男生女调的发生机制［J］.听力学及言语疾病杂志，1993，1：12.

6 雷科，龚静蓉，沈建中.年龄和性别对临床嗓音分析影响的研究［J］.听力学及言语疾病杂志，2002，10，3：146.

7 Yumoto E，Sasaki Y，Okamura H.Harmonics－to－noise ratio and psychophysical measurement of the degree of hoarseness［J］.J Speech Hear Res，1984，27：2.

8 王双乐，周涛，杨强.正常成人嗓音频谱分析［J］.听力学及言语疾病杂志，1998，62：84.

9 路绩云，刘莎，徐文.正常青少年嗓音的元音发音特性［J］.听力学及言语疾病杂志，2007，15 3：197.

10 De Krom G.Consistency and reliability of voice quslity ratings for different types of speech fragment［J］.J Speech Hear Res，1994，37：985.