تحليل الصوت

تحليل الصوت هو دراسة أصوات الكلام لأغراض أخرى غير المحتوى اللغوي، مثل التعرف على الكلام . تشمل هذه الدراسات في الغالب التحليل الطبي للصوت ( علم الأصوات )، بالإضافة إلى تحديد هوية المتحدث . ^{[ 1 ]} وفي سياق أكثر إثارة للجدل، يعتقد البعض أنه يمكن تحديد صدق المتحدث أو حالته العاطفية باستخدام تحليل نبرة الصوت أو تحليل الصوت متعدد الطبقات.

تنشأ مشاكل الصوت التي تتطلب تحليلًا صوتيًا في أغلب الأحيان من الأحبال الصوتية أو عضلات الحنجرة التي تتحكم بها، نظرًا لتعرض الأحبال الصوتية لقوى تصادم مع كل دورة اهتزازية، وللجفاف الناتج عن تدفق الهواء عبر الفجوة الصغيرة بينها، فضلًا عن نشاط عضلات الحنجرة المكثف أثناء الكلام أو الغناء، مما يجعلها عرضة للإجهاد. مع ذلك، يُعد التحليل الديناميكي للأحبال الصوتية وحركتها أمرًا صعبًا من الناحية الفيزيائية. فموقع الأحبال الصوتية يحول دون قياس حركتها بشكل مباشر وجراحي. كما أن طرق التصوير الأقل توغلًا، كالأشعة السينية أو الموجات فوق الصوتية، غير فعالة لأن الأحبال الصوتية محاطة بالغضروف، مما يشوه جودة الصورة. وتتميز حركات الأحبال الصوتية بالسرعة، حيث تتراوح الترددات الأساسية عادةً بين 80 و300 هرتز ، مما يحول دون استخدام الفيديو العادي. يوفر التصوير الوميضي والفيديو عالي السرعة خيارًا، لكن لرؤية الأحبال الصوتية، يجب وضع مسبار ألياف بصرية موصول بالكاميرا في الحلق، مما يُصعّب الكلام. بالإضافة إلى ذلك، فإن وضع الأجسام في البلعوم عادةً ما يُثير رد فعل التقيؤ الذي يُوقف النطق ويُغلق الحنجرة. كما أن التصوير الوميضي لا يكون مفيدًا إلا عندما يكون نمط اهتزاز الأحبال الصوتية دوريًا بشكل دقيق.

تُعدّ طرق الترشيح العكسي لتسجيلات تدفق الهواء عبر الميكروفون أو الفم، بالإضافة إلى تخطيط كهربية الحنجرة (EGG)، من أهم الطرق غير المباشرة حاليًا . في الترشيح العكسي، يُسجّل صوت الكلام (موجة ضغط الصوت المُشعّة، المُسجّلة من الميكروفون) أو موجة تدفق الهواء عبر الفم من قناع ذي تهوية محيطية (CV) خارج الفم، ثم يُرشّح باستخدام طريقة رياضية لإزالة تأثيرات الجهاز الصوتي. تُقدّر هذه الطريقة مُدخلات المزمار في إنتاج الصوت من خلال تسجيل المُخرجات واستخدام نموذج حاسوبي لعكس تأثيرات الجهاز الصوتي. أما النوع الآخر من المؤشرات غير الجراحية وغير المباشرة لحركة الأحبال الصوتية فهو تخطيط كهربية الحنجرة، حيث تُسجّل أقطاب كهربائية موضوعة على جانبي حلق الشخص عند مستوى الأحبال الصوتية، التغيرات في موصلية الحلق وفقًا لمدى تلامس جزء من الأحبال الصوتية مع بعضها البعض. وبذلك، تُوفّر هذه الطريقة معلومات أحادية البُعد عن مساحة التلامس. لا يكفي كل من الترشيح العكسي وتخطيط كهربية الدماغ لوصف النمط ثلاثي الأبعاد المعقد لحركة الطيات الصوتية بشكل كامل، ولكنهما يمكن أن يقدما دليلاً غير مباشر مفيداً على تلك الحركة.

هناك طريقة أخرى لتحليل الصوت، وهي دراسة خصائصه. تشمل هذه الخصائص: النطق ، ودرجة الصوت ، وشدته ، وسرعته. تُستخدم هذه الخصائص لتقييم صوت الشخص، وتُسهم في عملية تحليله. ^{[ 2 ]} يُختبر النطق عادةً من خلال دراسة أنواع مختلفة من البيانات المُجمّعة من الشخص، مثل الكلمات ذات حروف العلة الطويلة، والكلمات التي تحتوي على العديد من الأصوات، أو الكلام العادي. يُمكن تقييم درجة صوت الشخص بجعله يُصدر أعلى وأدنى الأصوات التي يُمكنه إصدارها، بالإضافة إلى الأصوات المتوسطة. يُمكن استخدام لوحة المفاتيح للمساعدة في هذه العملية. تُعد شدة الصوت مهمة، لأنها تؤثر على طريقة إصدار بعض الأصوات لدى بعض الأشخاص. يحتاج بعض الأشخاص إلى رفع صوتهم عند نطق بعض الأصوات مقارنةً بغيرها. يُمكن اختبار ذلك من خلال مطالبة الشخص باستخدام نفس مستوى الشدة أثناء غناء سلم موسيقي. تُعد السرعة مهمة أيضًا، لأنها تُحدد مدى سرعة أو بطء الشخص في الكلام.

^{[ 3 ]}

يمكن أن تشمل الدراسات الطبية للصوت، على سبيل المثال، تحليل صوت المرضى الذين خضعوا لعملية جراحية لإزالة ورم حميد من أحبالهم الصوتية . ويمكن استخدام الأساليب المحوسبة لتقييم هذه المشكلات بموضوعية. ^{[ 4 ]} يستطيع أخصائي علاج الصوت ذو الخبرة تقييم الصوت بدقة عالية، ولكن هذا يتطلب تدريبًا مكثفًا ويبقى في النهاية أمرًا شخصيًا.

يُعدّ تقييم الإجهاد الصوتي موضوعًا بحثيًا نشطًا آخر في مجال تحليل الصوت الطبي . إذ تُعاني الأحبال الصوتية لدى الشخص الذي يتحدث لفترات طويلة من الإجهاد، أي أن عملية الكلام تُرهق الأحبال الصوتية وتُتعب أنسجتها. وقد يُؤدي هذا الإجهاد لدى مستخدمي الصوت المحترفين (مثل المعلمين ومندوبي المبيعات) إلى مشاكل في الصوت وإجازات مرضية. وقد دُرِسَ تحليل الصوت كوسيلة موضوعية لتقييم هذه المشاكل. ^{[ 5 ]}

يُعد تحليل الصوت عاملاً هاماً في دراسة شلل الأحبال الصوتية، إذ يؤثر على وظائفها المختلفة، من الكلام إلى التنفس. ويُستخدم هذا التحليل لدراسة فعالية جراحة تجميل الغضروف الدرقي (تجميل الغضروف الدرقي الإنسي) في تحسين وظائف الأحبال الصوتية بعد الجراحة. يُستخدم التسجيل الصوتي التقليدي قبل الجراحة لتسجيل أصوات المرضى المختارين ومقارنتها بالتسجيلات بعد الجراحة، إلى جانب تسجيلات أكثر تعقيداً باستخدام تخطيط كهربية الحنجرة ، وتصوير الحنجرة الضوئي ، ^{[ 6 ]} وتصوير حركة الحنجرة بالفيديو . يمتلك الأطباء القدرة على قراءة وفهم نتائج التسجيلات المعقدة، ولكن يلزم الاستعانة بخبراء الصوت في هذه التجارب للحصول على نتائج دقيقة. يُعدّ خبراء الصوت عنصراً أساسياً لربط الفحص البدني للأحبال الصوتية بالفحص العصبي لضمان نجاح الجراحة، وذلك بفضل خبرتهم ومعرفتهم السمعية. يعتمد التقييم الإدراكي للصوت بشكل كبير على جودته ، وهو عامل يُفضل تقييمه من قِبل أخصائيي الصوت ( معالجي النطق ). يتمتع محلل الصوت المحترف بأذن مدربة ويمكنه حجب المتغيرات الزائدة التي قد تكون مضللة في النتائج. ^{[ 7 ]}

يُستخدم تحليل الصوت في فرع من فروع علم الأدلة الجنائية يُسمى علم الأدلة الصوتية . تُجرى هذه التحليلات عادةً على الأدلة لغرض تقييم صحة الصوت محل النقاش، وإبراز خصائص الصوت التي قد تكون مخفية تحت ضوضاء الخلفية المشتتة، وتفسير الصوت من منظور خبير في الأدلة الجنائية، ^{[ 8 ]} أو في بعض الحالات لغرض تحديد هوية المتحدث . ^{[ 9 ]}

يستخدم الخبير مجموعة متنوعة من التقنيات في تحليله. وتشمل هذه التقنيات، كحد أدنى، "الاستماع النقدي، وتحليل شكل الموجة ، والتحليل الطيفي ". ^{[ 10 ]} يتضمن الاستماع النقدي تحليلًا دقيقًا لكل من الأصوات الأمامية والخلفية من خلال الاستماع المتكرر. ^{[ 10 ]} يُظهر تحليل شكل الموجة الصوت للفاحص ليتمكن من رؤية أي خلل قد يحدث. أما التحليل الطيفي فيُظهر تردد الصوت للفاحص ليتمكن من استخلاص السمات المهمة. ^{[ 10 ]}

إحدى الحالات التي لعب فيها الصوت دورًا أكبر هي قضية ترايفون مارتن ، حيث تم تحليل تسجيل لمكالمة أجريت مع الشرطة لتحديد ما إذا كانت الصرخات الخلفية صادرة عن جورج زيمرمان أو عن مارتن .

• مجتمع مشاكل الصوت واضطرابات الصوت على الإنترنت (VoiceMatters.net)