Введение

Техника понимания ограниченного диапазона речи при отсутствии звука. Чтение по губам, также известное как речевое чтение, – это техника понимания ограниченного объема речи путем визуальной интерпретации движений губ, лица и языка без звука. Оценки эффективности чтения по губам варьируются, некоторые указывают на показатель всего 30%, поскольку оно зависит от контекста, знания языка и остаточного слуха. Хотя чтение по губам наиболее широко используется глухими и слабослышащими людьми, большинство людей с нормальным слухом также обрабатывают некоторую речевую информацию, воспринимая движения рта.

Процесс

Хотя восприятие речи считается слуховым навыком, оно по своей сути мультимодально, поскольку для производства речи говорящему необходимо совершать движения губ, зубов и языка, которые часто видны при непосредственном общении. Информация, получаемая от губ и лица, способствует слуховому пониманию, и большинство носителей языка чувствительны к видимым артикуляционным движениям (см. эффект МакГурка). Степень использования видимых артикуляционных движений зависит от их видимости, а также от знаний и умений воспринимающего.

Фонемы и виземы

Фонема – это наименьшая различимая единица звука в языке, служащая для разграничения слов. /pit/ и /pik/ различаются одной фонемой и обозначают разные понятия. В английском языке насчитывается около 44 фонем. Для чтения по губам количество визуально различимых единиц – виземы – значительно меньше, поэтому на несколько визем приходится несколько фонем. Это объясняется тем, что многие фонемы формируются во рту и горле, и их трудно увидеть. К ним относятся глоттальные согласные и большинство движений языка. Звонкие и глухие пары выглядят одинаково, например, [p] и [b], [k] и [g], [t] и [d], [f] и [v], [s] и [z]; то же самое относится и к назализации (например, [m] и [b]). Гомофены – это слова, которые выглядят похоже при чтении по губам, но содержат разные фонемы. Поскольку в английском языке фонем примерно в три раза больше, чем визем, часто утверждается, что по губам можно прочитать лишь около 30% речи. Гомофены – важный источник ошибок при чтении по губам.

Сочленение

Виземы можно зафиксировать в виде неподвижных изображений, но речь разворачивается во времени. Плавная артикуляция последовательности речевых звуков может означать, что движения губ формируются под влиянием соседней фонемы: звук "th" в словах "tooth" и "teeth" выглядит по-разному из-за вокального окружения. Эта особенность динамического чтения речи влияет на чтение по губам, выходя за рамки виземы.

Как она может "работать" при таком небольшом количестве виземов?

В то время как виземы предлагают полезную отправную точку для понимания чтения с губ, различия в произношении внутри виземы могут быть распознаны и могут способствовать идентификации. Кроме того, статистическое распределение фонем в словарном запасе языка неравномерно. Существуют группы слов, фонетически схожих друг с другом («лексические соседи», например, spit/sip/sit/stick и т.п.), в то время как другие слова не имеют аналогов: они «уникальны» с точки зрения распределения их фонем («зонт» может служить примером). Владеющие языком люди используют эти знания при интерпретации речи, поэтому, как правило, труднее распознать услышанное слово с большим количеством лексических соседей, чем слово с небольшим их числом. Применив это понимание к воспринимаемой речи, некоторые слова языка можно однозначно прочитать по губам, даже если они содержат мало визем, просто потому, что никакие другие слова не могли бы «подойти».

Различия в читабельности и навыках

Многие факторы влияют на видимость говорящего лица, включая освещение, движение головы/камеры, частоту кадров движущегося изображения и расстояние до зрителя (см., например). Движения головы, сопровождающие нормальную речь, также могут улучшать чтение по губам, независимо от артикуляции. Однако при чтении связной речи по губам, знание зрителем языка, знакомство с говорящим и его манерой речи, а также контекст просматриваемого материала столь же важны, как и видимость говорящего. Хотя большинство людей, хорошо слышащих, чувствительны к видимой речи, индивидуальные навыки чтения по губам значительно различаются. Опытные читатели по губам часто точнее, чем менее опытные, в определении фонем по визуальным признакам. Простое виземическое измерение "читаемости" подвергается критике со стороны некоторых исследователей. Показатель "класса эквивалентности фонем" учитывает статистическую структуру лексикона и может также учитывать индивидуальные различия в способности к чтению по губам. В соответствии с этим, высокое мастерство чтения по губам часто связано с более широким спектром когнитивных способностей, включая общий уровень владения языком, исполнительные функции и рабочую память.

Первые несколько месяцев

Наблюдение за движениями рта играет роль в ранней чувствительности младенцев к речи и подготавливает их к тому, чтобы начать говорить в 1–2 года. Чтобы имитировать речь, ребенку необходимо научиться формировать губы в соответствии со слышимыми звуками, и наблюдение за говорящим может этому способствовать. Новорожденные имитируют движения рта взрослых, такие как высунуть язык или открыть рот, что может быть предшественником дальнейшей имитации и последующего изучения языка. Младенцев беспокоит рассинхронизация аудиовизуальной речи знакомого человека, и они демонстрируют различные паттерны взгляда на знакомые и незнакомые лица при сопоставлении с (записанными) голосами. Младенцы чувствительны к иллюзии МакГурка за несколько месяцев до того, как научатся говорить. Эти и многие другие исследования указывают на роль зрения в развитии чувствительности к (слуховой) речи в первые полгода жизни.

Следующие шесть месяцев: роль в изучении родного языка

До шести месяцев большинство слышащих младенцев чувствительны к широкому спектру речевых жестов, включая те, которые видны на губах, и которые впоследствии могут, а могут и не стать частью фонологии их родного языка. Однако во вторые шесть месяцев жизни у слышащего младенца происходит сужение восприятия фонетической структуры его собственного языка, и он может утратить раннюю чувствительность к паттернам движений губ, которые оказываются бесполезными. Звуки речи /v/ и /b/, которые виземно различаются в английском, но не в кастильском испанском, точно различаются у младенцев, подвергшихся воздействию испанского и английского языков, до возраста примерно 6 месяцев. Однако более старшие младенцы, подвергшиеся воздействию испанского языка, теряют способность "видеть" это различие, в то время как оно сохраняется у младенцев, подвергшихся воздействию английского языка. Эти исследования показывают, что слух и зрение развиваются в младенчестве не независимо друг от друга, а мультимодальная обработка является скорее нормой, чем исключением, в (языковом) развитии мозга младенца.

Раннее развитие языка: от одного до двух лет

Учитывая многочисленные исследования, указывающие на роль зрения в развитии языка у младенцев до овладения речью, влияние врожденной слепоты на развитие языка оказывается на удивление небольшим. Дети в 18 месяцев легче усваивают новые слова, когда их слышат, и не усваивают их, когда им демонстрируют речевые движения без звука. Однако дети, ослепшие с рождения, могут путать звуки /m/ и /n/ в собственных ранних попытках произнести английские слова – путаница, редко встречающаяся у зрячих детей, поскольку /m/ и /n/ визуально различимы, но акустически похожи. Роль зрения у детей в возрасте 1–2 лет может быть менее существенной для формирования их родного языка, так как к этому возрасту они уже овладевают навыками, необходимыми для распознавания и имитации речевых звуков. Однако восприятие неродного языка может переключить внимание ребенка на зрительное и слуховое восприятие, включая чтение по губам и слушание, для обработки, понимания и воспроизведения речи.

В детстве

В исследованиях с предлингвистическими младенцами и детьми используются косвенные, невербальные методы для оценки чувствительности к видимой речи. У слышащих детей дошкольного возраста можно надёжно проверить способность к чтению с губ, попросив их "сказать вслух то, что я произношу беззвучно". У детей школьного возраста чтение с губ знакомых слов из ограниченного набора, например, числительных, легко вызывается. Индивидуальные различия в навыках чтения с губ, оцениваемые путем просьбы к ребенку "произнести слово, которое ты прочитал с губ", или путем сопоставления прочитанного с изображением, демонстрируют связь между уровнем владения чтением с губ и возрастом.

В специфических (слышащих) популяциях

В ряде исследований сообщается об аномалиях восприятия речи по губам у людей с различными нарушениями развития. Аутизм: у людей с аутизмом может наблюдаться снижение способности к чтению по губам и уменьшение опоры на зрение при аудиовизуальном восприятии речи. Это может быть связано с особенностями направления взгляда на лицо у этих людей. Синдром Уильямса: у людей с синдромом Уильямса отмечаются некоторые дефициты в чтении речи, которые могут быть независимы от их зрительно-пространственных трудностей. Специфические нарушения речи (СНР): у детей с СНР также сообщается о сниженной чувствительности к чтению по губам, как и у людей с дислексией.

Глухота

В течение сотен лет ведутся споры о роли чтения с губ ("орализма") по сравнению с другими методами коммуникации (в последнее время – тотальной коммуникацией) в обучении глухих людей. Степень эффективности того или иного подхода зависит от ряда факторов, включая степень потери слуха глухого человека, возраст наступления потери слуха, вовлеченность родителей и их языковую среду. Затем возникает вопрос о целях самого глухого человека, его сообщества и лиц, осуществляющих уход. Заключается ли цель образования в улучшении коммуникации в целом, в развитии языка жестов как родного языка или в развитии навыков устной речи, используемой слышащим сообществом? Современные исследователи сосредотачиваются на том, какие аспекты языка и коммуникации лучше всего передавать какими средствами и в каких условиях, учитывая слуховой статус ребенка и его семьи, а также их образовательные планы. Бимодальный билингвизм (владение как устной речью, так и языком жестов) является одним из доминирующих современных подходов к языковому образованию глухих детей. Глухие люди часто лучше читают по губам, чем слышащие. Некоторые глухие люди работают профессиональными чтецами по губам, например, в области криминалистики. У глухих людей с кохлеарными имплантами навыки чтения по губам до имплантации могут предсказывать послеимплантационную (слуховую или аудиовизуальную) обработку речи. У взрослых чем позже произведена имплантация, тем лучше развиты навыки визуального чтения речи у глухого человека. Для многих глухих людей доступ к устной коммуникации облегчается, когда устная речь передается через обученного профессионального чтеца по губам. В связи с чтением по губам и развитием грамотности у детей, рожденных глухими, обычно наблюдается задержка в развитии навыков чтения и письма, что может отражать трудности в освоении элементов устной речи. В частности, надежное сопоставление фонем и графем может быть более сложным для глухих детей, которым необходимо быть опытными чтецами по губам, чтобы освоить этот необходимый этап в процессе обучения грамоте. Навыки чтения по губам связаны с уровнем грамотности у глухих взрослых и детей, а обучение чтению по губам может способствовать развитию навыков чтения и письма. Система Cued Speech использует чтение по губам в сочетании с жестами рук, которые уточняют висемическую (согласную) форму губ. Утверждается, что слышащим родителям легче освоить Cued Speech, чем язык жестов, и исследования, в основном из Бельгии, показывают, что глухой ребенок, знакомый с Cued Speech с младенчества, может более эффективно осваивать устную речь, чем только с помощью чтения по губам. Использование Cued Speech при кохлеарной имплантации для лечения глухоты, вероятно, будет положительным. Аналогичный подход, включающий использование жестов рук, сопровождающих видимую речь, – это Визуальная Фонетика, которую некоторые педагоги используют для поддержки обучения письменному и устному языку.

Обучение и подготовка кадров

Целью обучения чтению по губам является развитие понимания природы этого навыка и отработка способов улучшения способности воспринимать речь зрительно. Хотя ценность обучения чтению по губам в улучшении «слышания глазами» не всегда была очевидна, особенно для людей с приобретенной потерей слуха, существуют данные о том, что систематические занятия, направленные на привлечение внимания учащихся к видимым речевым движениям, могут быть полезны. Занятия по чтению по губам, часто называемые курсами чтения по губам и адаптации к потере слуха, в основном предназначены для взрослых с нарушениями слуха. Наибольшая часть взрослых с потерей слуха страдает от возрастных изменений или повреждений, вызванных шумом; при обеих этих формах потери слуха в первую очередь теряются высокочастотные звуки. Поскольку многие согласные в речи относятся к высокочастотному диапазону, речь становится искаженной. Слуховые аппараты помогают, но не всегда решают эту проблему. Исследования, проведенные в Великобритании по заказу благотворительной организации Action on Hearing Loss (2012), показали эффективность занятий по чтению по губам. Преподаватели признают, что чтение по губам – это неточный навык. Учащихся учат следить за движениями губ, языка и челюсти, улавливать ударения и ритм речи, использовать остаточный слух (с или без слуховых аппаратов), обращать внимание на выражение лица и язык тела, а также применять логическое мышление и делать выводы. Их знакомят с алфавитом для чтения по губам и группами звуков, которые выглядят похоже на губах (виземы), например, p, b, m или f, v. Цель состоит в том, чтобы уловить общий смысл, чтобы уверенно участвовать в разговоре и избежать социальной изоляции, которая часто сопровождает потерю слуха. Занятия по чтению по губам рекомендуются всем, кому трудно слышать в шумной обстановке, и помогают адаптироваться к нарушениям слуха.

Испытания

Большинство тестов на чтение по губам разрабатывались для измерения индивидуальных различий в выполнении конкретных речевых задач и для выявления изменений в результатах после тренировки. Тесты на чтение по губам применялись в экспериментальных условиях с небольшими группами или в качестве клинических индикаторов при работе с отдельными пациентами и клиентами. Таким образом, большинство существующих тестов на чтение по губам обладают ограниченной валидностью как показатели навыков чтения по губам в широкой популяции.

Читание по губам и разговор по губам с помощью машины

Автоматическое чтение губ является предметом интереса в вычислительной инженерии, а также часто встречается в научно-фантастических фильмах. Инженер-вычислитель Стив Омохундро, среди прочих, был одним из пионеров в его разработке. В области лицевой анимации целью является создание реалистичных лицевых движений, особенно движений рта, имитирующих человеческую речь. Компьютерные алгоритмы для деформации или манипулирования изображениями лиц могут управляться услышанной или письменной речью. Системы могут основываться на детальных моделях, полученных на основе движений лица (захвата движения), на анатомическом моделировании действий челюсти, рта и языка, или на сопоставлении известных свойств висем и фонем. Лицевая анимация используется в обучении чтению по губам (демонстрируя, как "выглядят" различные звуки). Эти системы являются частью моделирования синтеза речи, направленного на получение надежных результатов преобразования "текст в (видимую) речь". Дополнительная задача – обратная задаче придания движения лицу в процессе речи – заключается в разработке компьютерных алгоритмов, способных предоставлять реалистичные интерпретации речи (например, письменную транскрипцию или аудиозапись) на основе естественных видеоданных лица в движении: это распознавание речи по лицу. Эти модели также могут быть основаны на различных источниках данных. Автоматическое визуальное распознавание речи по видео достаточно успешно различает разные языки (на основе корпуса данных устной речи). Демонстрационные модели, использующие алгоритмы машинного обучения, добились определенного успеха в чтении речевых элементов, таких как отдельные слова, по видео, а также в идентификации фонем, которые трудно распознать по губам, на основе визуально схожих движений рта. Машинное чтение речи сейчас успешно использует алгоритмы на основе нейронных сетей, которые оперируют большими базами данных говорящих и речевого материала (по аналогии с успешной моделью автоматического распознавания звуковой речи). Области применения машинного чтения губ могут включать автоматическое чтение губ только по видеозаписям, автоматическое чтение губ у говорящих с поврежденными голосовыми путями и обработку речи в видеосвязи (например, из данных видеотелефонии). Автоматическое чтение губ может помочь в обработке шумной или незнакомой речи. Автоматическое чтение губ может способствовать биометрической идентификации личности, заменяя идентификацию на основе пароля.

Мозг

После обнаружения того, что слуховые области мозга, включая гиру Гешля, активируются при восприятии видимой речи, было показано, что нейронные цепи, задействованные в чтении по губам, включают области, осуществляющие сверхмодальную обработку, в особенности верхнюю височную извилину (во всех ее отделах), а также задние нижнезатылочные височные области, включая участки, специализирующиеся на обработке лиц и биологического движения. В некоторых, но не во всех исследованиях, сообщается об активации области Брока при чтении по губам, что позволяет предположить, что артикуляционные механизмы могут быть активированы в процессе чтения по губам. Исследования временной динамики аудиовизуальной обработки речи показали, что зрительное восприятие речи может подготавливать слуховые области мозга к восприятию акустического сигнала. Более высокий уровень владения чтением по губам связан с большей активацией в (левой) верхней височной извилине и прилегающих нижнезатылочных (визуальных) областях у людей с нормальным слухом. У глухих людей нейронные цепи, отвечающие за чтение по губам, оказываются очень похожими на таковые у слышащих людей, с аналогичной связью между активацией (левой) верхней височной извилины и уровнем владения чтением по губам.