Понятность и разборчивость речи. Основы электроакустики учебное пособие для студентов высших учебных заведений культуры и искусств

Рис. 3.19. Избирательная система из направленных трубок

Рис. 3.20. Микрофон в параболическом улавливатели

Усиление сигнала происходит за счет использования высокочувствительного микрофонного усилителя МУ. Этот направленный микрофон перекрывает диапазон частот от 300 Гц до 3300 Гц, т. е. основной информационный диапазон речевого сигнала.

Если необходимо получить более качественное восприятие речи, то необходимо расширить диапазон принимаемых частот. Это можно сделать путем увеличения количества резонансных трубок, например, до 37 штук. Такая резонансная система перекрывает диапазон частот от 180 Гц до 8200 Гц.

Плоские фазированные решетки. Плоские фазированные решетки реализуют идею одновременного приема звукового поля в дискретных точках некоторой плоскости, перпендикулярной к направлению на источник звука (рис. 2). В этих точках (А1, А2, А3...) размещаются либо микрофоны, выходные сигналы которых суммируются электрически, либо, и чаще всего, открытые торцы звуководов, например трубки достаточно малого диаметра, которые обеспечивают синфазное сложение звуковых пален от источника в некотором акустическом сумматоре.

Рис. 3.21. Плоская фазированная решетка

К выходу сумматора подсоединен микрофон. Если звук приходит с осевого направления, то все сигналы, распространяющиеся по звуководам, будут в фазе, и сложение в акустическом сумматоре даст максимальный результат. Если направление на источник звука не осевое, а под некоторым углом к оси, то сигналы от разных точек приемной плоскости будут разными по фазе и результат их сложения будет меньшим. Чем больше угол прихода звука, тем сильнее его ослабление. Обычно число приемных точек Аi в таких решетках составляет несколько десятков. Конструктивно плоские фазированные решетки встраиваются либо в переднюю стенку атташе-кейса с последующим камуфляжем, либо в майку-жилет, которая надевается под пиджак или рубашку. Необходимые электронные блоки (усилитель, элементы питания, магнитофон) располагаются соответственно либо в кейсе, либо под одеждой. Таким образом, плоские фазированные решетки с камуфляжем визуально более конспиративны по сравнению с параболическим микрофоном.

Градиентный микрофон . Он представляет собой два достаточно миниатюрных и близкорасположенных высокочувствительных микрофона М1 и М2, выходные сигналы которых электрически (или акустически) вычитаются друг из друга, реализуя в конечных разностях первую производную звукового поля по оси микрофона и формируя диаграмму вида cosQ , где Q - угол прихода звука. Тем самым обеспечивается относительное ослабление акустических полей с боковых направлений (О - 90°). Градиентными микрофонами высоких порядков называют системы, реализующие пространственные производные 2-го, З-го и более старших порядков.

Основной пользовательской характеристикой направленных микрофонов является дальность их действия в конкретных условиях R . Для открытого пространства и изотропных и независимых по угловым направлениям внешних акустических помех дальность действия R связана:

Со спектральным отношением сигнал/помеха q на выходе направленного микрофона;

Со спектральным уровнем речи Вр;

Со спектральным уровнем внешних акустических помех Вш соотношением вида:

q = Bp - Bш - 20lg R+G - Bп , (1)

где G - так называемый коэффициент направленного действия микрофона (дБ), Вп - пороговая акустическая чувствительность микрофона (дБ).

Рис. 3.22. Простейший градиентный микрофон

Входящий в формулу (1) коэффициент G направленного действия характеризует степень относительного подавления внешних акустических помех: чем он больше, тем сильнее это подавление. Теоретически он связан с нормированной диаграммой направленности микрофона F (Q,j) соотношением вида:

,

где Q - угол прихода звуковой волны по отношению к оси микрофона; j - угол прихода звуковой волны в полярных координатах плоскости, перпендикулярной оси.

Например, для трубчатого микрофона , когда

,

где l - длина волны звука. а L - длина трубки, имеем (при L > l .) :

G = 4 L/l . (4)

Аналогично выводится приближенная формула для коэффициента направленного действия параболических микрофонов и фазированных плоских решеток:

G = 4π (S/l 2), (5)

где S - площадь входной апертуры;l - длина волны звука. Для градиентных микрофонов n -го порядка при оптимальной обработке сигналов

G=n (n+1), (6)

где n - порядок градиента.

При известных значениях величины G формула (1) достаточна для получения абсолютных оценок ожидаемого спектрального отношения сигнал/помеха, если известны условия. Но во многих случаях знания этих условий бывают неточны. Поэтому более оправданно использовать не абсолютные, а относительные оценки дальности, как не требующие точных знаний условий, поскольку сопоставление происходит при их равенстве. Принимая такую идеологию, сравним возможности направленных микрофонов с возможностями не вооруженного специальными устройствами человеческого слуха. Формально для него можно записать соотношение, аналогичное (1). В результате сравнения получим:

R=R0 x 10 0,05 (G-G 0) – 0,005 (D-Bп) , (7)

где R0 - дальность слышимости звука органом слуха; R - дальность действия направленного

мммикрофона микрофона с тем же качеством контроля; G0 - коэффициент направленного действия органа слуха человека (режим биноурального прослушивания); (D-Bп) - разность пороговой чувствительности направленного микрофона и органа слуха.

Понятность и разборчивость речи

Понятность речи - основная характеристика, определяющая пригодность тракта для передачи речи. Непосредственное определение этой характеристики может быть осуществлено статистическим методом с привлечением большого числа слушателей и дикторов. Количественное определение понятности речи – разборчивость .

Разборчивостью речи называют относительное или процентное число правильно принятых элементов речи из общего числа переданных по тракту. Элементы речи – сложные звуки, слова, фразы, цифры. Соответственно различают слоговую , звуковую , словесную , смысловую и цифровую разборчивости . Между ними существует статистическая взаимосвязь. В практике преимущественно используют слоговую, словесную и смысловую разборчивости.

Для измерений разборчивости разработаны специальные таблицы слогов с учетом встречаемости их в русской речи. Эти таблицы называются артикуляционными . Разборчивость измеряют с помощью тренированной бригады слушателей без нарушений слуха и речи путем проведения субъективно-статистических экспертиз. При этом измерения могут проводиться различными методами, например, методом бальной оценки, методом определения процента правильно принятых слов и т.д.

Зависимость между разборчивостью речи и ее понятностью, приведена в табл. 16.1. В этой таблице понятность речи оценена четырьмя градациями:

1) отличная, если понятность полная, без переспросов;

2) хорошая, если у слушателей возникла необходимость в отдельных переспросах редко встречающихся слов или отдельных названий;

3) удовлетворительная, если слушатели сообщили, что им трудно понимать, имели место частые переспросы;

4) предельно допустимая, если требовались неоднократные переспросы одного и того же материала с передачей отдельных слов по буквам при полном напряжении слуха.

Таблица 16.1

Причинами снижения разборчивости являются акустические шумы в помещении, помехи от реверберации и диффузного звука, недостаточное усиление сигналов первичного источника звука.

Системы озвучения и звукоусиления должны обеспечивать требуемую понятность речи. При передаче информационных программ, проведении митингов и собраний необходима отличная понятность речи, которая обеспечивается при 80 % слоговой и 98 % словесной разборчивостях. Для диспетчерской связи полная разборчивость речи (удовлетворительная понятность) получается при 40...50 % слоговой и 87...93 % словесной разборчивостях. Поэтому при расчете диспетчерской связи ориентируются на меньшие величины разборчивости, чем при расчетах систем широкого применения.

Существует связь между разборчивостью речи, условиями приема и характеристиками трактов передачи, которую удалось установить при помощи формантной теории, разработанной Флетчером и Коллардом.

Области концентрации энергии в том или ином участке частотного диапазона называются формантами . Их расположение зависит как от положения звука в слове или фразе, так и от индивидуальных особенностей артикуляционного аппарата человека. Каждый звук имеет несколько формант. Форманты звуков речи заполняют частотный диапазон от 150 до 7000 Гц.

Этот диапазон частот условились поделить на 20 полос, в каждой из которых вероятность появления формант одинакова. Такие полосы частот назвали полосами равной разборчивости . Они определены для ряда языков, в том числе для русского. Установили, что вероятность появления фомант подчиняется правилу аддитивности. При достаточно большом количестве звукового материала вероятность появления формант в каждой полосе равна 0,05.

Форманты имеют различные уровни интенсивности: у звонких звуков они выше, чем у глухих. При увеличении уровня акустических шумов сначала маскируются форманты с низкими уровнями, а затем с более высокими. В результате маскировки уменьшается вероятность восприятия формант. Коэффициент, определяющий это уменьшение в к - й полосе, называют коэффициентом восприятия или разборчивости к ф . Иначе говоря, в к -ой полосе вероятность приема формант

где коэффициент восприятия формант к ф зависит от уровня ощущения, который в свою очередь определяется разностью между средним спектральным уровнем речи В р в полосе равной разборчивости и спектральным уровнем шумов и помех в той же полосе В ш :

Е ф = В р - В ш . (16.2)

Коэффициент восприятия (разбогрчивости) может быть определен по графику, представленному на рис. 16.1. На этом графике приведены уровни ощущения Е ф и соответствующие им коэффициенты восприятия к ф .

Для уровней ощущения 0-18 дБ к ф может быть определен приближенно по формуле k ф =(Е+ 6)/30.

Рисунок 16.1.Интегральное распределе­ние уровней речи.

В общем случае для каждой полосы равной разборчивости коэффициент восприятия будет разным. Общая формантная разборчивость в речевом диапазоне частот определяется из

(16.3)

Рисунок 16.2.Зависимость слоговой разборчивости от формантной.

Зависимость между формантной и другими видами разборчивости была найдена экспериментально. Такая зависимость для слоговой разборчивости показана на рис. 16.2. Из этого рисунка видно, что почти полная понятность речи (слоговая разборчивость равна 80 %) получается при приеме лишь половины всех формант (формантная разборчивость равна 0,5), что свидетельствует об избыточности речи и комбинационной способности мозга.

Определение разборчивости речи для озвучиваемых помещений прежде всего осуществляют для точек озвучиваемой поверхности с минимальным уровнем прямого звука и максимальным уровнем акустичеких шумов. Спектральный уровень прямого звука у слушателя, находящегося в такой точке,

, (16.4)

где В рм -спектральный уровень речи у микрофона (определяется из таблиц);

,

где r м - удаление микрофона от оратора; - спектральный уровень речи на расстоянии 1 м (определяется из справочных таблиц);
- индекс усиления (индекс тракта - разность между уровнями звука, создаваемыми громкоговорителем системы звукоусиления у уха слушателя и первичным источником звука на входе микрофона).

Эти данные определяют для каждой полосы равной разборчивости. Для этих же полос спектральные уровни шумов и помех в месте слушания

где В аш - спектральный уровень акустических шумов (определяется из справочных таблиц); В п - спектральный уровень помех от речи (самомаскировка речи),

где
- поправка на помехи от диффузного звука(R - акустическое отношение в расчетной точке); N д - дифракционная поправка, поправка на отражение от головы слушателя (определяется из справочных таблиц);
- поправка на реверберационные помехи (Т р - время реверберации).

Уровень акустических шумов не зависит от индекса тракта, в то время как уровень помех от речи растет с увеличением индекса тракта (16.4), (16.6). Поэтому для повышения уровня ощущения целесообразно увеличивать индекс тракта. После достижения условия

В п = В аш + 6 (16.7)

дальнейшее увеличение индекса тракта не рационально, так как уровень ощущения в пределе может повыситься лишь на 1 дБ. Это условие с учетом (16.4), (16.6), (16.7) определяет индекс тракта

Такой индекс тракта называют рациональным . Он в основном определяется максимальным значением акустического отношения
в расчетной точке и временем реверберации.

При рациональном усилении из (16.5) следует, что

В ш = В п + 1, (16.9)

т.е. вклад акустических шумов В аш в общий уровень шумов и помех незначителен.

Полученные выражения позволяют определить разборчивость и понятность речи. Для этого по формулам (16.4), (16.6), (16.9) находят уровни речи, шумов и помех и далее по формуле (16.2) определяют уровень ощущения формант Е ф для каждой полосы равной разборчивости. Графическая зависимость, представленная на рис. 16.1, позволяет найти коэффициенты разборчивости к ф , соответствующие полученным значениям Е ф . Общая формантная разборчивость А в речевом диапазоне частот находится из выражения (16.3), а соответствующая ей слоговая разборчивость определяется по рис. 16.2. Понятность речи определяется по табл. 16.1.

Методы повышения разборчивости речи

Снижение уровней помех. (На практике этого достигнуть удается не всегда). Стараются увеличивать L p у слушателя(приближение микрофона, увеличение уровня голоса говорящего).

Повышение уровня звукового давления у слушателя по прямому звуку, приближением микрофона к источнику звука, повышением уровня голоса говорящего, увеличением индекса тракта.

Сжатие D речевого сигнала - повышение уровней звукового давления слабых звуков при сохранении максимальных уровней звукового давления.

Предельным случаем сжатия D является амплитудное ограничение - клиппирование . При этом речевой сигнал превращается в последовательность импульсов постоянной амплитуды, но с меняющимися интервалами между нулевыми переходами (телеграфный режим работы). В результате все звуки речи будут иметь одинаковый (максимальный) уровень при приеме. Качество звучания в этом случае ухудшается, но разборчивость резко повышается, так как слабые звуки не клиппированной речи, маскирующиеся помехами, при таком способе передачи окажутся выше уровней помех.

Применение вокодеров.

Вокодер представляет собой устройство, в передающей части которого из речевого сигнала выделяются параметры, определяющие информативность речи: спектральные огибающие звуков речи и параметры основного тона речи, т.е. медленно меняющиеся во времени признаки звуков речи.

В приемной части вокодера имеется сложный фильтр, имитирующий акустическую систему речевого тракта для звонких звуков речи и глухих. Уровнем синтезируемых звуков и параметрами фильтров управляют сигналы, выделенные на передающем конце вокодера, в результате чего восстанавливается спектральная огибающая речевого сигнала. Качество и разборчивость восстановленного сигнала получаются достаточно высокими.

Увеличение средней мощности сигнала, а следовательно разборчивости, за счет разделения сигнала на огибающую и мгновенную фазы и их особая обработка.

Расчет разборчивости речи

Вычисляем спектральные уровни речи с поправкой на расстояние от микрофона

, (16.10)

где В’ p – спектральный уровень речи на расстоянии 1 м (определяется из справочных таблиц).

2. По заданному спектру и уровню акустических шумов находим его спектральные уровни В а (определяется из справочных таблиц).

3. Определяем суммарную поправку ΣΔ L .

4. Определяем фактический индекс тракта Q мс .

5. Все данные заносятся в таблицу.

6. Вычисляем спектральные уровни речи у слушателя

(16.11)

7. Вычисляем спектральные уровни помех

. (16.12)

8. Суммируем спектральные уровни помех со спектральными уровнями акустических шумов

9. Вычитаем из спектрального уровня речи спектральный уровень суммарных помех и шумов и получаем уровень ощущения формант

. (16.14)

10. По найденному уровню ощущения находим коэффициент разборчивости k ф;

для 0. (16.15)

или находим его точные значения по таблице. Все вычисленные значения заносим в сводную таблицу.

11. Суммируем полученные величины коэффициентов разборчивости и находим формантную разбочивость

. (16.16)

По формантной разборчивости определяем слоговую S и словестную W разборчивсти и понятность речи.

Из анализа данных коэффициента разборчивости следует, что нижние частоты передаются намного хуже верхних. Так как есть запас по предельному индексу тракта на этих частотах, то можно спроектировать их примерно на 4 дБ. Разборчивость от этого практически не изменится, но повысится качество звучания.

Для ориентировочного определения разборчивости речи можно воспользоваться сокращенной методикой расчета. Если спектры речи и шумов изменяются по частоте не очень резко,то нет смысла вычислять их для всехполос равной разборчивости, а достаточно расчитать из на октавных частотах.

Октаве 173-350 Гц соотетствует одна полоса равной разборчивости (200-350 Гц).

Октава 350-700 Гц охватывает три полосы (330-465);

Октава 700-1400 Гц включает в себя 4 полосы (750-900);

Октава 1400-2800 Гц → 6 полос (1410-2840).

Октава 2800-5600 Гц → 5 полос (2840-5640).

Участок дапазона 5600-7000 Гц соответствует последней полосе равной разборчивости (5640-7000).

С учетом этого формантная разборчивость определяется по формуле

где k ф1 - k ф6 – коэффициенты разборчивости на октавных частотах.

Понятность речи - определяющая характеристика тракта передачи речи, так как если тракт не обеспечивает полной понятности ее, то никакие другие преимущества его не имеют значения - он не пригоден к эксплуатации.

Для непосредственного определения этой качественной характеристики есть только один метод: статистический с участием большого количества операторов (слушателей и дикторов). Разработан косвенный, количественный метод определения понятности речи через ее разборчивость.

Разборчивостью речи называют относительное или процентное количество принятых элементов речи из общего числа переданных по тракту. Элементы речи - это слоги, звуки, слова, фразы (команды), цифры. Соответственно этому есть слоговая, звуковая, словеснаяг смысловая и цифровая разборчивость. В практике используют преимущественно слоговую, звуковую и словесную разборчивость. Для измерений разборчивости разработаны специальные таблицы слогов,

звукосочетаний и слов с учетом их встречаемости в русской речи (аналогичные таблицы есть и для других языков). Звуковых таблиц нет, так как звуки, кроме гласных, отдельно не произносятся, а для измерений звуковой разборчивости пользуются слоговыми таблицами или таблицами звукосочетаний. Все эти таблицы называют артикуляционными.

Измеряют разборчивость с помощью группы тренированных слушателей и дикторов, называемой артикуляционной бригадой, поэтому метод измерений называют артикуляционным. Тренировка бригады необходима, так как иначе результаты измерений некоторое время будут расти при неизменных условиях, по мере натренированности артикулянтов. Тренировку проводят до тех пор, пока артикулянты не будут давать стабильные результаты при заданных условиях измерений. Дольше всего артикулянты тренируются на слоговых таблицах. Бригаду составляют из молодых людей без нарушений слуха и речи.

Артикулянты дают наибольшие возможные значения разборчивости речи в заданных условиях работы тракта. Поэтому для определения связи между разборчивостью, измеренной артикулянтами, и понятностью речи для обычных абонентов в тех же условиях были проведены массовые испытания. В этих испытаниях участвовали самые разнообразные люди из числа потенциальных абонентов общим числом более 2000 человек. Были взяты самые разнообразные тракты с различными условиями их работы. Разговор велся по специальным разговорникам в обе стороны, как при телефонных переговорах. При этом контролировалось понимание абонентами друг друга. Оценка ставилась по пятибалльной системе: отлично, если понятность была полная, без каких-либо переспросов; хорошо, если были отдельные переспросы редко встречающихся слов или неизвестных названий, фамилий и т. п., о которых нельзя догадаться по смыслу; удовлетворительно, если требовались частые переспросы и слушатели сообщали, что трудно разговаривать; предельно допустимо, если требовались неоднократные переспросы одного и того же материала с передачей отдельных слов по буквам с полным напряжением слуха; срыв связи, если абоненты не могли понять друг друга и отказывались от разговора. Одновременно для каждого из условий испытаний и каждого тракта были измерены величины

Таблица 10.1 (см. скан)

разборчивости речи с помощью тренированной бригады. В табл. 10.1 приведены градации понятности речи и соответствующие им величины разборчивости. Одновременно с указанными испытаниями были измерены статистические зависимости между слоговой, словесной, звуковой и смысловой разборчивостью для русской речи.

Кроме этого, был разработан ускоренный метод измерения разборчивости речи - метод выбора. Он основан на следующем. Каждая таблица составлена из нескольких групп слов. В каждой группе подобраны слова, по звучанию сходные между собой. Диктор передает из каждой группы только одно слово. Слушатели имеют перед собой таблицу и должны отметить то слово, которое, по их мнению, было передано. Чередование слов изменяется в случайном порядке. Определяется процент правильно принятых слов. Между количеством принятых слов по этому и артикуляционному методам установлена статистическая связь. Этот метод не требует длительной тренировки слушателей, но точность его ниже артикуляционного.

Зависимость между понятностью речи и ее разборчивостью, приведенная в табл. 10.1, справедлива, когда идет прием самой разнообразной информации. В тех же случаях, когда идет обмен информацией с гораздо меньшим объемом (т. е. при ограниченном словаре), понятность речи будет выше, чем в общем случае при той же разборчивости речи. Например, для диспетчерской связи полная понятность речи получается при слоговой разборчивости речи около 40%, что соответствует удовлетворительной понятности в общем случае. Поэтому при расчете устройств, подобных диспетчерской связи, ориентируются на меньшие величины разборчивости речи, чем при расчетах систем широкого

применения. Но в каждом случае необходимо предварительно знать величину разборчивости, при которой будет полная понятность передаваемой информации.

Что такое разборчивость речи

На сегодняшний день в мире существует более чем 500 000 000 человек, обладающих нарушением слуха. Именно поэтому проблема слухопротезирования является очень распространённой.

Слышать звуки и слушать речь — это совершенно два разных понятия, хоть и обладают одними и теми же физические характеристиками (частотный спектр, уровень акустического давления ). Когда говорят о понижении уровня слуховой активности человека, подразумевается определённое количество критериев, один из которых — это разборчивость речи человека. Поэтому слуховые аппараты обязаны обеспечить качественное усиление звуковых сигналов, а также — улучшить разборчивость человеческой речи .

Разборчивость речи — это совокупность непрерывной работы органов уха, слуховых нервов и центра слуха в коре головного мозга. Выход из строя хотя бы одного из этих компонентов влечёт за собой изменения в разборчивости речи. Не акцентируя внимания на мозге можно с уверенностью предположить, что верно подобранные и настроенные слуховые аппараты качественно компенсируют потерю слуха.

Наука, которая занимается проблемами слуха, установила, что в пространстве частот акустических колебаний человеческая речь имеет своеобразный спектр. После проведённых исследований были получены так называемые «пики разборчивости речи ». Благодаря таким данным стало возможно отличать речь человека от фоновых звуков, тем самым повышая качество общей разборчивости. Слуховые аппараты — это, в первую очередь вспомогательные средства при общении с людьми.

Улучшение разборчивости речи

Бытует распространенное заблуждение, что создание слуховых аппаратов ограничивается достаточно простым решением — микрофоном, усилителем и динамиком. Что может быть ещё проще? С какой целью производить сложные компьютерные модели, стоящие порядка десятка и даже сотен тысяч рублей? Поэтому находятся такие люди, которые обеспечивают себя и своих родных изделиями так сказать собственного или «домашнего » производства, чем, конечно же, наносят непоправимый урон и вред слуху слабослышащего человека. По схожей причине не рекомендуется приобретать слуховые аппараты на стороне или «с рук », а лишь в специализированных медцентрах.

В нашей стране можно встретить в продаже слуховые аппараты разных фирм-производителей от очень дешевых и до дорогих красивых. Слуховые аппараты компании «Widex » это оригинальные, удобные, качественные и простые в обращении устройства. Благодаря последним инновационным технологиям в области цифровой обработки сигнала и электроники, современные слуховые аппараты «Widex » представлены настолько миниатюрными, что они комфортно помещаются в слуховом проходе.

Слуховые аппараты «Widex » обладают возможностью смещения диапазона разборчивости речи человека. Такая возможность имеется у всех типов слуховых аппаратов «Widex »: как у заушных слуховых аппаратов , так и у внутриушных и внутриканальных .

Проблема слухового протезирования и увеличения разборчивости речи человека должна решаться под чутким контролем специалистов (врача-сурдолога) в специализированных центрах, где производиться учёт индивидуальных особенностей человека и самое главное — это желание человека вернуть утраченный слух.

Все методы измерения разборчивости речи условно делятся на субъективные и объективные . «Условно» - поскольку существует по меньшей мере две трактовки «субъективности-объективности» метода.

Первая трактовка. Согласно первой трактовке, при субъективном методе разборчивость речи оценивают по результатам единственного опыта – отсюда неизбежное влияние на результаты измерений особенностей речи и слуха людей, участвующих в испытаниях. Чтобы объективизировать метод, нужно осуществить много экспериментов с различными дикторами и абонентами, а затем усреднить результаты измерений.

Разборчивость передаваемой речи оценивают по пятибалльной шкале Международного Консультативного Комитета по Радиосвязи (МККР) :

· неразборчиво;

· разборчиво временами;

· разборчиво с трудом;

· разборчиво;

· совсем разборчиво.

Примером объективизации измерений разборчивости речи служат современные методы оценки качества передачи речи по трактам связи, изложенные в Государственном стандарте Российской Федерации , согласно которым в испытаниях должно участвовать не менее 3-х дикторов и 4-5-ти аудиторов, удовлетворяющих ряду условий (отсутствие выраженных дефектов речи и слуха, нетренированность). Например, при оценивании фразовой разборчивости диктор читает одну таблицу фраз в нормальном темпе произнесения (одна фраза за 2,4 с) и вторую таблицу в ускоренном темпе (одна фраза за 1,5-1,6 с). Пауза между фразами должна быть 5-6с. Аудитор прослушивает сначала таблицу, прочитанную диктором в нормальном темпе, затем таблицу, прочитанную тем же диктором в ускоренном темпе. Правильность приема фраз определяют по квитанции, переданной по каналу телефонной связи. Цикл измерений состоит из передачи всеми дикторами по 10 таблиц каждым, и приема всеми аудиторами всех переданных таблиц. Фразу считают неправильно принятой, если хотя бы одно слово принято неправильно, пропущено или добавлено. Фразовую разборчивость определяют путем вычисления процента правильно принятых фраз для нормального и ускоренного темпов произнесения по формуле

где j i - результат единичного измерения фразовой разборчивости, %; N - число единичных измерений; J Н - фразовая разборчивость при нормальном темпе произнесения, %; J У - фразовая разборчивость при ускоренном темпе произнесения, %.

Методы, подобные описанному выше, называют артикуляционными . При их использовании необходимо располагать специальными артикуляционными таблицами, составление которых – самостоятельная сложная задача. Другой недостаток артикуляционных методов – большое время испытаний, составляющее несколько недель.

Очевидное достоинство артикуляционных методов – простота, позволяющая участвовать в испытаниях операторам с относительно низким уровнем технической квалификации.

Вторая трактовка. При второй трактовке «субъективности-объективности» метода субъективными называют все методы, в которых человек является составной частью измерительного тракта, а объективными – такие методы, в которых весь измерительный процесс осуществляется приборами без участия органов чувств человека. С этой целью передающий и принимающий операторы должны быть заменены искусственными эквивалентами («искусственный голос», «искусственное ухо»).

Тональный метод. В описывается два метода измерения разборчивости речи, базирующихся на такой трактовке объективности. В так называемом «тональном методе» несколько дикторов заменены единственным искусственным голосом, который генерирует чистые тоны. Искусственный голос представляет собой обычный громкоговоритель без диффузора, возбуждаемый с помощью тонального генератора таким образом, чтобы уровень звуковых давлений, создаваемых на различных частотах, соответствовал бы кривой спектра формант . Помещение передачи и помещение приема речевых сигналов искусственно зашумляют – тем самым обеспечивают требуемое отношение сигнал-шум, при котором испытываемая система должна нормально функционировать. Прием информации по-прежнему производит бригада аудиторов. При этом задача аудиторов упрощается : вместо того, чтобы осмыслить и записать услышанное звукосочетание, от них требуется лишь определить, слышен ли сигнал на данной частоте или не слышен. Кроме того, операторы должны измерить уровень ощущения формант – делается это весьма просто, путем введения положительного или отрицательного затухания в тракт связи. Если сигнал слышен, затухание делают положительным, пока сигнал перестанет быть слышным. Наоборот, если сигнал не слышен, затухание делают отрицательным, пока сигнал не станет слышным. Дальнейшее определение величины разборчивости речи производят аналитически, с помощью графиков и несложных формул.

Таки образом, тональный метод, в отличие от артикуляционного, можно отнести к косвенным методам измерений разборчивости.

Достоинства тонального метода:

1) не применяются артикуляционные таблицы;

2) значительное сокращение времени измерений.

Недостатки тонального метода:

1) повышенные требования к технической грамотности персонала, организующего испытания;

2) человек еще не выведен из состава измерительной системы.

Как указано в , тональный метод регламентирован ГОСТ № 8031-56. К настоящему времени, возможно, данный ГОСТ заменен более совершенным.

Объективный метод. В другом методе, именуемом «объективным», применяют как искусственный голос, так и искусственное ухо. В данном методе, как видим, человек полностью выведен из состава измерительной системы . Следует отметить, что искусственное ухо – обычный в технике акустических измерений прибор, применяемый при испытании телефонов и позволяющий воспроизвести акустическую нагрузку, создаваемую на телефон естественным ухом. Тем самым удается измерить звуковое давление, создаваемое звучащим телефоном в ухе.

Общий порядок измерений при этом такой:

1) С помощью генератора шума и громкоговорителя создают уровень шума, соответствующий условиям работы приемного конца испытуемого тракта. Измеряют уровень шума на выходе искусственного уха в критической полосе частот слуха, причем средняя частота этой полосы равна частоте измерительного тона.

2) Генератор шума выключают, а вместо него на вход тракта «искусственный голос - канал передачи - искусственное ухо» подают тональный сигнал. Уровень интенсивности звука на микрофоне берется таким, чтобы при условном нуле на регулировщике затуханий распределение звуковых давлений соответствовало кривой спектра формант.

3) С помощью регулирования затуханий добиваются, чтобы уровень сигнала на выходе искусственного уха был таким же, как уровень шума. Показания регулятора затуханий представляют собой результат измерений уровня ощущений .

Объективный метод точнее и быстрее тонального, для его проведения не нужны операторы (дикторы и аудиторы). Наконец, объективный метод принципиально позволяет полностью автоматизировать процедуру измерений на базе современных ЭВМ.

Как и тональный метод, объективный метод является косвенным, т.е. разборчивость речи оценивается не путем подсчета правильно распознанных речевых единиц, а путем проведения специального измерительного эксперимента со звуковыми сигналами в виде тона и полосового шума, в ходе которого измеряются уровни ощущений в нескольких полосах частот. Разборчивость речи вычисляют, базируясь на результатах экспериментальных измерений.

Ввиду неоспоримых достоинств объективного метода, а также в силу отмеченного выше принципиального сходства ТПР и ТКУИ, в настоящее время объективный метод в той или иной модификации применяют как при оценке качества каналов связи , так и при оценке эффективности защиты речевой информации . Поэтому целесообразно подробно рассмотреть идею, лежащую в основе рассмотренных выше косвенных методов измерения разборчивости речи. При этом целесообразно также вспомнить некоторые положения психофизиологии речи и слуха, на использовании которых базируются косвенные методы.

Похожая информация.