Индекс передачи речи

Индекс передачи речи (STI) — это показатель качества передачи речи. Абсолютное измерение разборчивости речи — сложная наука. STI измеряет некоторые физические характеристики канала передачи (помещение, электроакустическое оборудование, телефонная линия и т. д.) и выражает способность канала передавать характеристики речевого сигнала. STI — это хорошо зарекомендовавший себя объективный метод прогнозирования того, как характеристики канала передачи влияют на разборчивость речи.

Влияние ^[1] То, что канал передачи влияет на разборчивость речи, зависит от:

уровень речи
частотная характеристика канала
нелинейные искажения
фонового шума уровень
качество звуковоспроизводящего оборудования
эхо ( отражения с задержкой > 100 мс)
время реверберации
психоакустические эффекты (маскирующие эффекты)

История

STI был представлен Таммо Хаутгастом и Германом Стинекеном в 1971 году. ^[2] и был принят Акустическим обществом Америки в 1980 году. ^[3] Стенекен и Хаутгаст решили разработать индекс передачи речи, потому что им было поручено провести очень длинную серию утомительных измерений разборчивости речи для вооруженных сил Нидерландов. Вместо этого они потратили время на разработку гораздо более быстрого объективного метода (который фактически был предшественником STI). ^[4]

Хаутгаст и Стинекен разработали индекс передачи речи во время работы в Нидерландской организации прикладных научных исследований TNO. Их команда в TNO продолжала поддерживать и развивать STI, совершенствуя модель и разрабатывая аппаратное и программное обеспечение для измерения STI до 2010 года. В этом году исследовательская группа TNO, ответственная за STI, вышла из TNO и продолжила свою работу в качестве частной компании. принадлежащая компании Embedded Acoustics. Компания Embedded Acoustics в настоящее время продолжает поддерживать разработку STI, а Герман Стенекен (ныне официально ушедший из TNO) по-прежнему выполняет функции старшего консультанта.

В первые годы (приблизительно до 1985 года) использование STI было в основном ограничено относительно небольшим международным сообществом исследователей речи. Внедрение RASTI (« Комнатная STI») сделало метод STI доступным для большего числа инженеров и консультантов, особенно когда Bruel & Kjaer представили свое измерительное устройство RASTI (которое было основано на более ранней системе RASTI , акустика разработанной Steeneken). и Хаутгаст из TNO). RASTI был разработан так, чтобы работать намного быстрее, чем исходный («полный») STI: для точки измерения требовалось менее 30 секунд вместо 15 минут. Однако RASTI предназначался (как следует из названия) только для чистой комнатной акустики, а не для электроакустики. Применение RASTI в цепях передачи с электроакустическими компонентами (такими как громкоговорители и микрофоны) стало довольно распространенным и привело к жалобам на неточные результаты. Использование RASTI даже было предусмотрено некоторыми стандартами приложений (например, спецификацией 15 CAA для систем громкой связи в салоне самолета) для приложений, использующих электроакустику, просто потому, что это был единственный возможный метод в то время. Неадекватность RASTI иногда просто принималась из-за отсутствия лучшей альтернативы. TNO действительно производила и продавала приборы для измерения полного STI и различных других производных STI, но эти устройства были относительно дорогими, большими и тяжелыми.

Примерно в 2000 году потребность в альтернативе RASTI, которую можно было бы безопасно применять и в системах громкой связи (PA), стала полностью очевидной. и Герман Стенекен начали работу над новым методом STI, который позже стал известен как STIPA ( STI для систем публичного адреса В TNO Ян Верхаве ). Первое устройство, включающее измерения STIPA, доступное для широкой продажи, было произведено компанией Gold-Line. В настоящее время измерительные приборы STIPA доступны от различных производителей.

RASTI был стандартизирован на международном уровне в 1988 году в IEC-60268-16. С тех пор IEC-60268-16 пересматривался трижды, последняя редакция (редакция 4) появилась в 2011 году. Каждая редакция включала обновления методологии НТИ, которые со временем стали приняты в научно-исследовательском сообществе НТИ, например, включение избыточности между соседними октавными полосами (ред. 2), слуховой маскировки в зависимости от уровня (ред. 3) и различных методов применения STI к конкретным группам населения, таким как неместные люди и люди с нарушениями слуха (ред. 4). Группа технического обслуживания IEC в настоящее время работает над ред. 5.

RASTI был объявлен IEC устаревшим в июне 2011 года с появлением ред. 4 МЭК-602682-16. В то время этот упрощенный производный метод STI все еще считался стандартным методом в некоторых отраслях. STIPA теперь рассматривается как преемник RASTI практически для всех приложений.

Шкала

STI – это числовая мера представления характеристик канала связи, значение которой варьируется от 0 = плохо до 1 = отлично. ^[5] По этой шкале для большинства приложений желателен STI не менее 0,5.

Барнетт (1995, ^[6] 1999 ^[7]) предложил использовать эталонную шкалу — Intelligibility Scale Common , ( CIS ) основанную на математической связи с STI (CIS = 1 + log (STI)).

Разборчивость речи может быть выражена одним числовым значением. Чаще всего используются две шкалы: STI и CIS.

STI прогнозирует вероятность понимания слогов, слов и предложений. Например, для носителей языка эта вероятность определяется следующим образом:

Значение ИППП	Качество согласно IEC 60268-16.	Разборчивость слогов в %	Разборчивость слов в %	Разборчивость предложений в %
0 – 0.3	плохой	0 – 34	0 – 67	0 – 89
0.3 – 0.45	бедный	34 – 48	67 – 78	89 – 92
0.45 – 0.6	справедливый	48 – 67	78 – 87	92 – 95
0.6 – 0.75	хороший	67 – 90	87 – 94	95 – 96
0.75 – 1	отличный	90 – 96	94 – 96	96 – 100

Если речь идет о людях, не являющихся носителями языка, людях с нарушениями речи или слабослышащих, другие вероятности сохраняются.

Интересно, но неудивительно, что предсказание STI не зависит от языка, на котором говорят. Это неудивительно, поскольку измеряется способность канала передавать образцы физической речи.

Другой метод определен для вычисления физической меры, которая тесно коррелирует с разборчивостью речи, оцениваемой с помощью тестов восприятия речи для группы говорящих и слушателей. называется речи индексом разборчивости или Этот показатель , SII . ^[8]

Номинальные квалификационные диапазоны для STI

Стандарт IEC 60268-16 ed4 2011 определяет шкалу квалификации, чтобы обеспечить гибкость для различных приложений. Значения этой альфа-шкалы варьируются от «U» до «A+». ^[9]

Стандарты

STI получил международное признание как количественный показатель влияния канала на разборчивость речи. Объективная оценка разборчивости речи Международной электротехнической комиссии по индексу передачи речи, ^[9] подготовленный Техническим комитетом TC 100 , определяет международный стандарт.

Кроме того, следующие стандарты в рамках требований, которые необходимо выполнить, включают интегрированное тестирование STI и реализацию минимального индекса передачи речи:

Стандарт Международной организации по стандартизации (ISO) для громкоговорителей звуковых систем в системах обнаружения пожара и пожарной сигнализации. ^[10]
Код сигнализации Национальной ассоциации противопожарной защиты ^[11]
Британский институт стандартов Системы обнаружения пожара и сигнализации для зданий ^[12]
Немецкий институт стандартизации звуковых систем для чрезвычайных ситуаций ^[13]

ПОЛОСКА

STIPA ( для передачи речи Индекс сигнал систем . адреса ) публичного — это версия STI, использующая упрощенный метод и тестовый В сигнале STIPA каждая октавная полоса модулируется одновременно двумя частотами модуляции. Частоты модуляции сбалансированно распределяются по октавным полосам, что позволяет получить надежные измерения STI на основе матрицы передаточной функции модуляции с разреженной выборкой. Хотя изначально STIPA был разработан для систем громкой связи (и аналогичных установок, таких как системы голосовой эвакуации и системы массового оповещения), он также может использоваться для множества других приложений. Единственная ситуация, при которой RASTI в настоящее время считается уступающей полной STI, – это наличие сильных эхосигналов.

Одно измерение STIPA обычно занимает от 15 до 25 секунд, что сочетает в себе скорость RASTI с (почти) широким спектром применимости и надежностью полного STI.

Поскольку STIPA стал широко доступен, а также учитывая тот факт, что RASTI имеет ряд недостатков и не имеет преимуществ по сравнению с STIPA, RASTI теперь считается устаревшим.

«Тестовый сигнал СТИПА»

Образец тестового сигнала STIPA от NTi Audio (2011 г.)

Проблемы с воспроизведением этого файла? См. справку для СМИ .

Хотя тестовый сигнал STIPA не похож на речь для человеческого уха, с точки зрения частотного содержания, а также колебаний интенсивности это сигнал с речевыми характеристиками.

Речь можно описать как шум, интенсивность которого модулируется низкочастотными сигналами. Сигнал STIPA содержит такие модуляции интенсивности на 14 различных частотах модуляции, распределенных по 7 октавным полосам. На приемной стороне системы связи измеряется глубина модуляции принятого сигнала и сравнивается с глубиной модуляции тестового сигнала в каждом из нескольких частотных диапазонов. Уменьшение глубины модуляции связано с потерей разборчивости.

Косвенный метод

Альтернативный метод импульсного отклика , также известный как «косвенный метод», предполагает, что канал является линейным и требует более строгой синхронизации источника звука с измерительным прибором. Основное преимущество косвенного метода перед прямым методом (основанным на модулированных тестовых сигналах) заключается в том, что измеряется полная матрица MTF, охватывающая все соответствующие частоты модуляции во всех октавных диапазонах. В очень больших помещениях (например, соборах), где вероятно возникновение эха, косвенный метод обычно предпочтительнее прямого метода (например, с использованием модулированных сигналов STIPA). В целом, косвенный метод часто является лучшим вариантом при изучении разборчивости речи на основе «чистой акустики помещения», когда на пути передачи отсутствуют электроакустические компоненты.

Однако требование, чтобы канал был линейным, подразумевает, что косвенный метод не может быть надежно использован во многих реальных приложениях: всякий раз, когда в цепи передачи присутствуют компоненты, которые могут проявлять нелинейное поведение (например, громкоговорители), косвенные измерения могут давать неверные результаты. результаты. Кроме того, в зависимости от типа используемого измерения импульсной характеристики влияние фонового шума, присутствующего во время измерений, может быть неправильно учтено. Это означает, что косвенный метод следует использовать с большой осторожностью при измерении систем громкой связи и систем голосовой эвакуации. МЭК-60268-16 ред. 4 не запрещает косвенный метод для таких применений, но содержит следующие слова предупреждения: «Поэтому требуется критический анализ того, как импульсная характеристика получается и на нее потенциально влияют нелинейности в системе передачи, особенно на практике, система компоненты могут работать в пределах своего диапазона производительности». На практике проверка правильности предположения о линейности часто оказывается слишком сложной для повседневного использования, поэтому (прямой) метод STIPA является предпочтительным методом всякий раз, когда используются громкоговорители.

Хотя многие измерительные инструменты, основанные на косвенном методе, предлагают варианты STIPA, а также «полный STI», разреженная матрица функции передачи модуляции, присущая STIPA, не дает никаких преимуществ при использовании косвенного метода. Измерения STIPA на основе импульсной характеристики не следует путать с прямыми измерениями STIPA, поскольку достоверность результата по-прежнему зависит от того, является ли канал линейным или нет.

Список производителей средств измерений СТИ

Измерительные приборы STI производятся (и производились) разными производителями. Ниже приведен список брендов, под которыми продаются измерительные приборы STI, в алфавитном порядке.

Точность звука [2] . Предлагает опцию подключаемого модуля STI для использования с аудиоанализаторами серии APx500.
Аудиоматика [3] . Предлагает инструмент STI (включая STIPA) в системе CLIO 11, соответствующий последней версии стандарта (IEC-60268-16, ред. 4). Система CLIO 12 способна выполнять как косвенные измерения STI/STIPA, так и прямые измерения STIPA.
Бедрок Аудио [4] . Это бренд, под которым Embedded Acoustics продает свое оборудование STIPA, такое как SM50.
Брюль и Кьер [5] . Предлагает как портативные, так и программные решения.
Золотая линия [6] . Первым предложил измерительные решения STIPA (DSP2 и DSP30), но в настоящее время не предлагает никаких инструментов, соответствующих новейшим стандартам (IEC-60268-16, ред. 4).
ГОЛОВНАЯ акустика [7] . Предлагает варианты STI (включая STIPA, STITEL и RASTI) как для тестовых систем Artemis Suite [8] , так и для ACQUA [9] .
Айви [10] . Предлагает акустические измерительные инструменты с поддержкой STIPA, такие как IE-45.
Норсоник [11] . Norsonic одной из первых приняла STIPA и предложила модули STIPA для своих приборов (Nor-140). Продается компанией Scantek, Inc. в Колумбии, штат Мэриленд.
НТи Аудио [12] . Предлагает модули STIPA с линейкой акустических измерительных приборов AL1 и XL2, а также Talkbox и другие периферийные устройства. Очевидный лидер рынка на данный момент (2013 г.).
Квест [13] . Теперь компания Quest входит в состав 3M и производит такие инструменты, как Quest Verifier.
Svantek [14] предлагает решение для измерения STI (включая STIPA) с более совершенными измерителями уровня звука.
ТНО . В настоящее время не занимается маркетингом какой-либо продукции, но раньше продавал (среди прочего) серию измерительных приборов STIDAS.

Рынок измерительных решений STI все еще развивается, поэтому приведенный выше список может меняться по мере того, как производители выходят на рынок или покидают его. В список не включены производители программного обеспечения, производящие программное обеспечение для акустических измерений и моделирования с поддержкой STI. Мобильные приложения для измерений STIPA (например, продаваемые Studio Six Digital [15] и Embedded Acoustics [16] ) также исключены из списка.

См. также

Средняя оценка мнения

Ссылки

^ Методы измерения разборчивости речи
^ Хаутгаст, Т. и Стенекен, HJM ( 1971 ), «Оценка каналов передачи речи с помощью искусственных сигналов», Acustica 25 , 355–367.
^ Стинекен, Х.Дж.М. и Хаутгаст, Т. и ( 1980 ), «Физический метод измерения качества передачи речи», Дж. Акуст. Соц. Мне 67 лет , 318–326.
^ Сандер ван Вейнгаарден, Ян Верхаве и Герман Стенекен (2012). Индекс передачи речи после четырех десятилетий развития. [1]
^ ИЗМЕРЕНИЕ РАЗБОРЧИВОСТИ РЕЧИ Герман Дж. М. Стенекен, TNO Human Factors, Состерберг, Нидерланды
^ Барнетт, П.В. и Найт, Р.Д. ( 1995 ). «Шкала общей разборчивости», Учеб. ИОА Том 17, часть 7.
^ Барнетт, PW ( 1999 ). «Обзор разборчивости речи» Учеб. ИОА Том 21 Часть 5.
^ Сайт индекса разборчивости речи, созданный рабочей группой S3-79 Акустического общества Америки (ASA).
^ Перейти обратно: ^а ^б Международная электротехническая комиссия IEC 60268-16: Оборудование звуковых систем. Часть 16: Объективная оценка разборчивости речи по индексу передачи речи. Четвертое издание, 2011-06 гг.
^ ISO 7240-24: 2010 Системы обнаружения пожара и пожарной сигнализации. Часть 24. Громкоговорители звуковой системы.
^ Национальный кодекс пожарной сигнализации NFPA 72 (издание 2010 г.)
^ BS 5839-8 Системы обнаружения пожара и сигнализации для зданий. Свод правил по проектированию, установке и обслуживанию систем речевого и аварийного оповещения
^ Немецкий институт стандартизации DIN 60849 Регулирование системы с регулированием применения DIN VDE 0833-4

Джейкоб К., МакМанус С., Верхаве Дж. А. и Стинекен Х. (2002) «Разработка точного, портативного и простого в использовании измерителя для прогнозирования разборчивости речи», Прошлое, настоящее и Индекс передачи речи «Будущее», Международный симпозиум по НТИ

Внешние ссылки

[1] Методы измерения разборчивости речи

[2] Хаутгаст, Т. и Стенекен, HJM ( 1971 ), «Оценка каналов передачи речи с помощью искусственных сигналов», Acustica 25 , 355–367.

[3] Стинекен, Х.Дж.М. и Хаутгаст, Т. и ( 1980 ), «Физический метод измерения качества передачи речи», Дж. Акуст. Соц. Мне 67 лет , 318–326.

[4] Сандер ван Вейнгаарден, Ян Верхаве и Герман Стенекен (2012). Индекс передачи речи после четырех десятилетий развития. [1]

[5] ИЗМЕРЕНИЕ РАЗБОРЧИВОСТИ РЕЧИ Герман Дж. М. Стенекен, TNO Human Factors, Состерберг, Нидерланды

[6] Барнетт, П.В. и Найт, Р.Д. ( 1995 ). «Шкала общей разборчивости», Учеб. ИОА Том 17, часть 7.

[7] Барнетт, PW ( 1999 ). «Обзор разборчивости речи» Учеб. ИОА Том 21 Часть 5.

[8] Сайт индекса разборчивости речи, созданный рабочей группой S3-79 Акустического общества Америки (ASA).

[IEC60268-16ed4-9] Перейти обратно: ^а ^б Международная электротехническая комиссия IEC 60268-16: Оборудование звуковых систем. Часть 16: Объективная оценка разборчивости речи по индексу передачи речи. Четвертое издание, 2011-06 гг.

[10] ISO 7240-24: 2010 Системы обнаружения пожара и пожарной сигнализации. Часть 24. Громкоговорители звуковой системы.

[11] Национальный кодекс пожарной сигнализации NFPA 72 (издание 2010 г.)

[12] BS 5839-8 Системы обнаружения пожара и сигнализации для зданий. Свод правил по проектированию, установке и обслуживанию систем речевого и аварийного оповещения

[13] Немецкий институт стандартизации DIN 60849 Регулирование системы с регулированием применения DIN VDE 0833-4

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]