Acoustic Characteristics of Recorded-Voice Depending on Gender in the External Ear Canal

배경 및 목적: 모음의 음향 자질은 변형된 성도를 지나면서 달라지며, 해부학적 구조와 발화 습관 등이 다른 남녀 차이에 따라서도 달라진다. 소리는 외이를 통해 청각기관이 수용하며, 음향 특성은 성도와 마찬가지로 공명기인 외이도를 지나면서 더욱 달라질 수 있다. 따라서 이 연구는 남녀가 발화한 /ㅏ/, /ㅣ/, /ㅜ/, /ㅔ/, /ㅗ/를 외이도 내부에서 녹음한 음성의 포먼트 주파수를 분석하고, 남녀 차이를 알아보는 데 목적이 있다. 방법: 연구에는 10명의 여자(23세±3.77)와 8명의 남자(25세±3.68)가 화자로, 23세 남자 1명이 청자로 참여하였다. 음성 녹음은 탐침관을 연결한 두 개의 콘덴서 마이크를 이용하였다. 남녀 음성은 마이크를 이개 상부(upper pinna)와 고막 1 cm 가까이 외이도(external auditory canal) 내부로 삽입한 후 이수(lobule)에 각각 고정한 후 녹음하였다. 녹음한 음성은 F1, F2, F3, F4를 각각 구하여 기술통계하였다. 이개 상부와 외이도 내부 음성의 남녀 차이는 독립표본 t-test로 검증하였다. 결과: 이개 상부 음성의 남녀 차이는 /ㅏ/의 F1, F2, F3, F4 (p=.000), /ㅣ/의 F1 (p=.000), F3 (p=.012), F4 (p=.000), /ㅜ/의 F1 (p=.000), /ㅔ/의 F1 (p=.000), F3 (p=.000), F4 (p=.000), /ㅗ/의 F1 (p=.015), F4 (p=.000)에서 여자가 유의하게 높게 관찰되었다. 그러나 /ㅜ/의 F2 (p=.039), /ㅗ/의 F2 (p=.004), F3 (p=.000)은 유의하게 낮게 관찰되었다. 외이도 내부 음성의 남녀의 차이는 /ㅏ/의 F1, F2, F3, F4 (p=.000), /ㅣ/의 F1 (p=.005), F2(p=.041), F3 (p=.023), F4 (p=.000), /ㅔ/의 F2 (p=.001), F3, F4 (p=.000)가 여자가 유의하게 높게 관찰되었다. 논의 및 결론: 이개 상부 음성의 남녀 간 차이는 F1, F2, 원순 및 평순모음의 F3, F4 등에 영향을 받아 여자의 모음 공간이 전체적으로 넓게 관찰되었다. 외이도 내부 음성의 남녀 간 차이는 여자의 저모음과 고모음, 전설 및 후설모음에서 F1과 F2의 차이가 커졌다. F3은 여자의 원순과 평순모음에서 높아졌고, F4는 여자의 저모음, 고모음과 전설 및 후설모음에서 모두 높게 관찰되었다. 외이도 내부 음성의 남녀 간 모음 공간은 분명하게 구분되며, 특히 F3, F4의 모음 공간은 중복되지 않고 독립적으로 관찰되었다.

Objectives: The acoustic feature of vowels become different when they pass through the vocal tract, and also differ depending on gender differences such as anatomical structures and vocalization habits. Sound is perceived by the hearing organs through the outer ears, and the characteristics of sound also become different by passing the outer ears, which act as resonators, just as the vocal tracts do. Thus, this study aims to analyze the formant frequency of the /a/, /i/, /u/, /e/, /o/ recorded in the external auditory canal (EAC) and to investigate gender differences. Methods: Ten female (mean age, 23±3.77 years) and 8 male (mean age, 25±3.68 years) participated as speakers, and 1 male participated as a listener. Two condenser microphones connected with a probe tube were used for sound recording. Male and female voices were recorded, which were fixed probe tube at upper pinna and in the EAC. After determining the F1, F2, F3, and F4, formant frequencies were analyzed through descriptive statistics. Gender differences between upper pinna and EAC were examined and analyzed using an independent sample t-test. Results: In terms of gender differences in the upper pinna, female voices in F1, F2, F3, and F4 (p=.000) of /a/, F1 (p=.000), F3 (p= .016), and F4 (p=.000) of /i/, F1 (p=.000) of /u/, F1 (p=.000), F3 (p=.000), and F4 (p=.000) of /e/, and F1 (p=.015), F4 (p=.000) of /o/ were significantly higher than male voices. However, F2 (p=.013) of /u/, F2 (p=.000) and F3 (p=.000) of /o/ were significantly lower. On the other hand, in the EAC, F1, F2, F3, and F4 (p=.000) of /a/, F1 (p=.005), F2 (p=.041), F3 (p= .023), and F4 (p=.000) of /i/, F2, F3, and F4 (p=.000) of /e/ were significantly higher for female participants. Conclusion: With respect to the gender difference of voice in the upper pinna, the female vowel space was observed to be spacious on the whole, affected by the F1 and F2, F3 and F4 of rounded and unrounded vowel. In case of the voice in the ear canal, the difference between low and high vowels and the difference between F1 and F2 of the front and the back vowels of the female participants became larger. F3 was higher in rounded and unrounded vowels of female participants. F4 was higher in low, high, front and the back vowels of female participants. In the ear canal, the vowel space of both genders showed conspicuous differences, and notably the vowel space of F3 and F4 was observed independently without any overlapping.