מדדים אקוסטיים להערכת הקול

מהם מדדים אקוסטיים להערכת הקול? 

על אף שהאוזן האנושית רגישה מאוד לזיהוי שינויים בקול, הערכת איכות הקול רק באמצעות האזנה היא בהכרח תהליך מדידה סובייקטיבי. 

לצורך כך, מומחים בטיפול בהפרעות קול נעזרים במדדים אובייקטיביים שמוקלטים ונמדדים על ידי מחשב לצורך אפיון איכות הקול. 

ישנם מספר מדדים אקוסטיים שכיחים שניתן להיעזר בהם לעריך את איכות הקול ולנתח את מקור הפרעות הקול: 

  • תדירות בסיסית fundemental frequency

  • מנעד frequency range או בשפה המוזיקלית דיאפזון

  • מדדי תזזיתיות perturbation measures

  • יחס הרמוניה/רעש noise/harmonic ratio

תדירות בסיסית fundemental frequency

גובה הקול שאנו מפיקים (קול גבוה/נמוך) נקבע בהתאם למספר הפעמים בשנייה שמיתרי הקול יוצרים מחזור רטט. ככל שתדירות מחזורי הרטט גבוהה יותר, תדירות גלי הקול תהיה גבוהה יותר והקול המופק יישמע לנו "גבוה". 

תדירות גלי הקול נמדדת ביחידות מידה הנקראות "הרץ" Hertz (או בקיצור Hz). 

לכל ילד וילדה, איש ואישה ישנה התדירות שבה הכי נוח לו/ה להפיק קול. 

תדירות הבסיס בגברים נוטה להיות נמוכה מזו של נשים, אם כי ישנה חפיפה מסויימת בין טווח התדרים הבסיסיים ה"גבריים" (70 הרץ עד 200 הרץ) לבין ה"נשיים" (150 הרץ עד 300 הרץ). 

תדירות הקול הבסיסית בילדים דומה לזו של נשים. אין הבדל משמעותי בין התדירות הבסיסית של ילדים וילדות, ורק בגיל ההתבגרות הקול הגברי מעמיק ונוצר הפער בין הקולות של המינים השונים. 

.מנעד frequency range

מנעד הוא טווח כל התדרים שהנבדק/ת מסוגל/ת להפיק, מהצליל הנמוך ביותר ועד הצליל הגבוה ביותר. המנעד משתנה מאדם לאדם. ישנם יחידי ויחידות סגולה בעלי מנעד רחב במיוחד (לדגומא הזמרת מריה קארי או הזמר בובי מקפרין) שמאתגרים את גבולות היכולת האנושית מבחינת גובה הקול שהם מפיקים. באמצעות פיתוח קול ניתן לאמן את הגרון ולהרחיב את המנעד. 

מנעד ממוצע נע סביב שתי אוקטבות, ובזמרים/ות מאומנים ניתן להרחיב את המנעד עד 3-4 אוקטבות. 

גבולות המנעד של הקול הנשי יכול לנוע בין 150 הרץ ל17,000 הרץ. 

גבולות המנעד של הקול הגבי יכול לנוע בין 50 הרץ ל-8,000 הרץ. 

נהוג לחלק את הקולות האנושיים לסוגים בהתאם לטווח התדרים שבהם המנעד שלהם ממוקם. בנוסף למנעד ישנם גם מאפיינים אחרים לסוגי הקולות השונים, כגון גוון ואופי, אך אם נבחר להתמקד במנעד שמאפיין כל קול (מומלץ להעזר באיור עם קלידי הפסנתר):  

סופראנו - הקול הנשי הגבוה ביותר. המנעד שלו נע בין דו מרכזי (C4) ובין דו שתי אוקטבות מעל הדו המרכזי (C6). 

מצו-סופרנו - קול נשי עם מנעד שנע בין לה אחד מתחת לדו המרכזי (A3) ובין לה אוקטבה וחצי מעל הדו המרכזי (A5). 

אלט - הקול הנשי הנמוך ביותר. המנעד שלו נע בין פה אחד מתחת לדו המרכזי (F3) ובין מי אוקטבה מעל הדו המרכזי (E5)

טנור - הקול הגברי הגבוה ביותר. המנעד שלו נע בין סי אוקטבה מתחת לדו המרכזי (B2) ובין לה ראשון מעל הדו המרכזי (A4).  

בריטון - קול גברי בעל מנעד שנע בין סול אוקטבה וחצי מתחת לדו המרכזי (G2) ובין לה באוקטבה של הדו המרכזי (A4). 

בס - הקול הגברי הנמוך ביותר. המנעד שלו נע בין מי שתי אוקטבות מתחת לדו המרכזי (E2) ועד מי באוקטבה של הדו המרכזי (E4). 

מדדי "תזזיתיות" perturbation measures

הצלילים שמפיק הגרון ניחנים במידה מסוימת של חוסר יציבות או "תזזיתיות" בסיסית שנובעת מפעילות שרירי הגרון. אין אחידות מלאה ומושלמת בתדר הקול המופק או בעוצמת הקול המופקת. אי-שלמות זו היא חלק ממה שמקנה לקול האנושי את ה"אנושיות" שבו. קול שאין בו מידה של "תזזיתיות" יישמע לאוזן כמלאכותי. מנגד, קול שחוסר היציבות בו גבוה מדי יישמע לנו צרוד. 

שני מדדי התזזיתיות המרכזיים שנעזרים בהם הם :

JITTER - התנודות בתדירות הקול בין מחזור רטט אחד למשנהו

SHIMMER - התנודות בעוצמת הקול בין מחזור רטט אחד למשנהו

על אף שאלו מדדים שכיחים ונפוצים, מדידה מדוייקת שלהם היא בעייתית.  ומחקרים עד היום לא הראו קשר חד משמעי וברור בין חריגות במדדים אלו ובין מאפייני צרידות קליניים. 

יחס הרמוניה/רעש harmonic/noise ratio

מדד היחס הרמוניה/רעש הוא מדד מתמטי שמתאר כמה מאנרגיית הקול מוקדשת להפקת קול צלול וכמה אנרגיה מוסטת לכיוון "רעש". ככל היחס הרמוניה/רעש גבוה יותר, כך הקול המופק צלול יותר. 

ישנם מדדים נוספים אשר מכמתים את התנודתיות בתדר הקול ואת מידת ההרמוניה בזמן הפקתו באמצעות עיבוד מתמטי של נגזרות לוגריתמיות של השונות במחזוריות גלי הקול. מדדים אלו כגון cepstral peak prominence  או normalized noise energy. 

מדדים אלו, הראו מתאים חזק יותר עם צרידות קלינית, ולכן מומלצים היום יותר לשימוש מאשר jitter וshimmer. 

יש ללחוץ על כל אחד לעמוד מידע מפורט