Индекс передачи речи - Википедия - Speech transmission index

Индекс передачи речи (STI) является показателем качества передачи речи. Абсолютное измерение разборчивость речи это сложная наука. STI измеряет некоторые физические характеристики канала передачи (комната, электроакустическое оборудование, телефонная линия и т. Д.) И выражает способность канала передавать характеристики речевого сигнала. STI является хорошо зарекомендовавшим себя объективным средством прогнозирования того, как характеристики канала передачи влияют на разборчивость речи.

Влияние[1] Разборчивость речи в канале передачи зависит от:

История

STI был введен Таммо Хаутгастом и Германом Стинекеном в 1971 году.[2] и был принят Акустическое общество Америки в 1980 г.[3] Стинекен и Хаутгаст решили разработать Индекс передачи речи, потому что им было поручено провести очень длинную серию измерений разборчивости глухой 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, работая в Нидерландской организации прикладных научных исследований TNO. Их команда в TNO продолжала поддерживать и развивать STI, совершенствовать модель и разрабатывать оборудование и программное обеспечение для измерения STI до 2010 года. В том же году исследовательская группа TNO, ответственная за STI, вышла из TNO и продолжила свою работу в частном порядке. принадлежит компании Embedded Acoustics. В настоящее время Embedded Acoustics продолжает поддерживать развитие STI, а Херман Стинекен (теперь формально ушедший из TNO) по-прежнему выступает в качестве старшего консультанта.

В первые годы (примерно до 1985 г.) использование ИПП в значительной степени ограничивалось относительно небольшим международным сообществом исследователей речи. Внедрение РАСТИ ("рум Аcoustics STI ") сделал метод STI доступным для более широкого круга инженеров и консультантов, особенно когда Bruel & Kjaer представила свой измерительный прибор RASTI (который был основан на более ранней системе RASTI, разработанной Steeneken и Houtgast в TNO). RASTI был разработан для быть намного быстрее, чем исходный («полный») STI, занимая менее 30 секунд вместо 15 минут для точки измерения. Однако RASTI был предназначен (как следует из названия) только для чистой акустики помещения, а не для электроакустики. от RASTI к цепям передачи с электроакустическими компонентами (такими как громкоговорители и микрофоны) стали довольно распространенными и привели к жалобам на неточные результаты.Использование RASTI даже было оговорено некоторыми прикладными стандартами (такими как спецификация CAA 15 для PA кабины самолета систем) для применений с электроакустикой просто потому, что в то время это был единственный возможный метод. Недостатки RASTI иногда просто принимались из-за отсутствия лучшего г альтернатива. TNO действительно производила и продавала инструменты для измерения полной STI и различных других производных STI, но эти устройства были относительно дорогими, большими и тяжелыми.

Примерно в 2000 году необходимость в альтернативе RASTI, которую можно было бы безопасно применять в системах оповещения (PA), стала полностью очевидной. В TNO Ян Верхаве и Герман Стинекен начали работу над новым методом ИППП, который позже стал известен как STIPA (ИППП за побщедоступный Аадресные системы). Gold-Line выпустила первое устройство с измерениями STIPA, доступное для продажи широкой публике. 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 три раза, последняя редакция (rev.4) появилась в 2011 году. Каждая редакция включала обновления методологии STI, которые со временем стали приняты в исследовательском сообществе STI, например, включение избыточность между соседними октавными полосами (ред. 2), слуховое маскирование в зависимости от уровня (ред. 3) и различные методы применения STI к определенным группам населения, таким как иностранцы и люди с нарушением слуха (ред. 4). Группа технического обслуживания IEC в настоящее время работает над ред. 5.

РАСТИ был признан устаревшим IEC в июне 2011 г. с появлением изм. 4 IEC-602682-16. В то время эта упрощенная производная STI все еще использовалась в качестве стандартного метода в некоторых отраслях. STIPA теперь рассматривается как преемник RASTI почти 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 желательно значение STI не менее 0,5.

Барнетт (1995,[6] 1999[7]) предлагается использовать эталонную шкалу, Cоммон яразборчивость Sкапуста (СНГ) на основе математической связи с STI (CIS = 1 + log (STI)).

Шкала НТИ СНГ.
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 STIКачество согласно IEC 60268-16Разборчивость слогов в%Разборчивость слов в%Разборчивость предложений в%
0 – 0.3Плохо0 – 340 – 670 – 89
0.3 – 0.45бедные34 – 4867 – 7889 – 92
0.45 – 0.6справедливый48 – 6778 – 8792 – 95
0.6 – 0.75хороший67 – 9087 – 9495 – 96
0.75 – 1отлично90 – 9694 – 9696 – 100

Если речь идет о лицах, не являющихся носителями языка, о людях с речевыми расстройствами или слабослышащих, возможны другие варианты.

Интересно, но не удивительно, что прогнозирование ИППП не зависит от языка, на котором говорят, - не удивительно, поскольку измеряется способность канала передавать образцы физической речи.

Другой метод определен для вычисления физического показателя, который сильно коррелирует с разборчивостью речи, оцениваемой тестами на восприятие речи для группы говорящих и слушателей. Эта мера называется Sписк яразборчивость яndex, или SII.[8]

Номинальные квалификационные диапазоны для ИППП

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

Квалификационные полосы НТИ.
Номинальные квалификационные диапазоны для ИППП
Примеры квалификационных полос STI и типовых приложений.
Примеры квалификационных полос STI и типовые приложения

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] как подготовлено Технический комитет TC 100, определяет международный стандарт.

Кроме того, следующие стандарты, как часть требований, которые должны быть выполнены, включают интегрированное тестирование STI и реализацию минимального индекса передачи речи:

  • Международная организация по стандартизации (ISO) стандарт для громкоговорителей звуковой системы в системах обнаружения пожара и пожарной сигнализации[10]
  • Код тревоги Национальной ассоциации противопожарной защиты[11]
  • Британский институт стандартов Системы обнаружения пожара и сигнализации для зданий[12]
  • Немецкий институт стандартизации звуковых систем для аварийных целей[13]

STIPA

STIPA (Sписк Тпередача яndex для побщедоступный Аddress Systems) - это версия STI, использующая упрощенный метод и тестовый сигнал. В сигнале STIPA каждая октавная полоса модулируется одновременно двумя частотами модуляции. Частоты модуляции распределены между октавными полосами сбалансированным образом, что позволяет получить надежное измерение STI на основе редко дискретизированной матрицы передаточной функции модуляции. Хотя изначально он был разработан для систем громкой связи (и аналогичных установок, таких как системы голосовой эвакуации и системы массового оповещения), STIPA также может использоваться для множества других приложений. Единственная ситуация, в которой RASTI в настоящее время считается хуже полноценной STI, - это наличие сильного эха.

Одно измерение STIPA обычно занимает от 15 до 25 секунд, что позволяет сочетать скорость RASTI с (почти) широким спектром применимости и надежностью полной STI.

Поскольку STIPA стал широко доступным, и с учетом того факта, что RASTI имеет несколько недостатков и не имеет преимуществ перед STIPA, RASTI теперь считается устаревшим.

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

Речь можно описать как шум, который модулируется по интенсивности низкочастотными сигналами. Сигнал STIPA содержит такие модуляции интенсивности на 14 различных частотах модуляции, разбросанных по 7 октавным полосам. На приемном конце системы связи измеряется глубина модуляции принятого сигнала и сравнивается с глубиной модуляции тестового сигнала в каждой из ряда полос частот. Уменьшение глубины модуляции связано с потерей разборчивости.

Косвенный метод

Альтернатива Импульсивный ответ Метод, 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 (основанным на модулированных тестовых сигналах) заключается в том, что измеряется полная матрица MTF, охватывающая все соответствующие частоты модуляции во всех октавных полосах. В очень больших пространствах (например, соборах), где вероятно возникновение эха, косвенный метод обычно предпочтительнее прямого (например, с использованием модулированных сигналов STIPA). В общем, косвенный метод часто является лучшим вариантом при изучении разборчивости речи на основе «чистой акустики помещения», когда на пути передачи нет электроакустических компонентов.

Однако требование, чтобы канал был линейным, подразумевает, что косвенный метод не может надежно использоваться во многих реальных приложениях: всякий раз, когда в цепи передачи есть компоненты, которые могут демонстрировать нелинейное поведение (например, громкоговорители), косвенные измерения могут дать неверные результаты. полученные результаты. Кроме того, в зависимости от типа измерения импульсной характеристики, которое используется, влияние фонового шума, присутствующего во время измерений, может быть неправильно учтено. Это означает, что косвенный метод следует использовать с большой осторожностью при измерении систем громкого оповещения и систем голосовой эвакуации. IEC-60268-16 ред. 4 не запрещает косвенный метод для таких приложений, но дает следующие слова предупреждения: «Следовательно, требуется критический анализ того, как получается импульсная характеристика и на которую потенциально влияют нелинейности в системе передачи, особенно на практике, система компоненты могут эксплуатироваться в пределах их рабочего диапазона ». На практике проверка правильности предположения о линейности часто слишком сложна для повседневного использования, что делает (прямой) метод STIPA предпочтительным методом, когда используются громкоговорители.

Хотя многие измерительные инструменты, основанные на косвенном методе, предлагают опции STIPA, а также «полную STI», разреженная матрица передаточной функции 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.

Список производителей средств измерений STI

Измерительные приборы STI производятся (и производятся) различными производителями. Ниже приведен в алфавитном порядке список торговых марок, под которыми были проданы измерительные приборы STI.

  • Аудио точность [2]. Предлагает дополнительный модуль 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 может выполнять как косвенные измерения STI / STIPA, так и прямые измерения STIPA.
  • Bedrock Audio [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 последним стандартам (IEC-60268-16 rev. 4).
  • ГОЛОВНАЯ акустика [7]. Предлагает варианты STI (включая STIPA, STITEL и RASTI) для обоих Artemis Suite [8] и ACQUA [9] тестовые системы.
  • Иви [10]. Предлагает акустические измерительные инструменты, совместимые со стандартом STIPA, такие как IE-45.
  • Норсонический [11]. Norsonic рано приняла стандарт STIPA и предложила модули STIPA на своих приборах (Nor-140). Похоже, не продается в США.
  • NTi Audio [12]. Предлагает модули STIPA с линейкой акустических измерительных приборов AL1 и XL2, а также Talkbox и другие периферийные устройства. Явный лидер рынка на данный момент (2013 г.).
  • Квест [13]. Теперь часть 3 млн, Quest производит такие инструменты, как Quest Verifier.
  • TNO. В настоящее время не продает никаких продуктов, но ранее продавала (среди прочего) измерительные приборы серии STIDAS.
  • Свантек [14] Предлагает решение для измерения STI (включая STIPA) с их более совершенными шумомерами.

Рынок решений для измерения STI все еще развивается, поэтому приведенный выше список может изменяться по мере того, как производители выходят на рынок или уходят с него. В список не включены производители программного обеспечения, которые производят программное обеспечение для акустических измерений и моделирования с поддержкой STI. Мобильные приложения для измерений STIPA (например, те, что продаются Studio Six Digital [15] и встроенная акустика [16] ) также исключаются из списка.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Методы измерения разборчивости речи
  2. ^ Хаутгаст, Т. и Стинекен, Х. Дж. М. (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», J. Acoust. Soc. Являюсь 67, 318–326.
  4. ^ Сандер ван Вейнгаарден, Ян Верхаве и Герман Стинекен (2012). Индекс передачи речи после четырех десятилетий разработки.[1]
  5. ^ ИЗМЕРЕНИЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОСТИ РЕЧИ Герман Стинекен TNO Human Factors, Состерберг, Нидерланды
  6. ^ Барнетт П. У. и Найт Р. Д. (1995). «Общая шкала разборчивости», Proc. I.O.A. Том 17, часть 7.
  7. ^ Барнетт, П. В. (1999). «Обзор разборчивости речи» Учеб. I.O.A Том 21 Часть 5.
  8. ^ Сайт индекса разборчивости речи, созданный Рабочей группой S3-79 Американского акустического общества (ASA)
  9. ^ а б Международная электротехническая комиссия IEC 60268-16: Оборудование звуковой системы - Часть 16: Объективная оценка разборчивости речи по индексу передачи речи Четвертое издание 2011-06
  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 проектирования, установки и обслуживания систем голосового и аварийного оповещения
  13. ^ Deutsches Institut für Normung DIN 60849 Системный регламент с регламентом применения DIN VDE 0833-4

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

внешняя ссылка