ФОРМАНТНЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗБОРЧИВОСТИ РЕЧИ.

Был предпринят ряд попыток для нахождения непо­средственной связи между разборчивостью речи, с од­ной стороны, характеристиками трактов передачи речи и условиями ее приема и передачи, с другой, но не бы­ло получено приемлемых результатов. Только при по­средстве формантной теории, разработанной Флетчером и Коллардом, удалось установить эту связь.

Форманты звуков речи заполняют весь частотный диапазон от 150 до 7000 Гц. Средняя вероятность по­явления формант в том или ином участке диапазона для каждого языка вполне определенна. Условились делить весь частотный диапазон на 20 таких полос, чтобы в каждой из них вероятность появления формант была одинаковой. Соответствующие полосы назвали полосами равной разборчивости. Они определены для ряда языков, в том числе и для русского. Оказалось, что при достаточно большом количестве передаваемого материала вероятности появления формант подчиняют­ся правилу аддитивности. Вследствие этого вероятность появления формант в каждой полосе равной разборчи­вости равна 0,05.

Если слушать речь в условиях шумов и помех, то ее разборчивость получается меньшей, чем в их отсутст­вие. Дело в том, что форманты имеют различные уров­ни интенсивности: у громких звуков выше, чем у глу­хих. Поэтому при увеличении уровня шумов сначала маскируются форманты с низкими уровнями, а затем с более и более высокими. Вследствие этого по мере увеличения уровня шумов и помех вероятность вос­приятия формант постепенно уменьшается. Коэффи­циент, определяющий это уменьшение, называют ко­эффициентом восприятия или коэффициентом разбор­чивости w. Таким образом, в каждой полосе равной разборчивости вероятность приема формант будет ΔА = 0,05 w.

Так как в основном вся энергия звуков речи сосре­доточена в формантах, то уровни формант практически совпадают с уровнями звуков речи. На рис. 10.1 показано распределение уровней речи, т. е. интегральная вероятность появления уровня не менее заданного в за­висимости от разности между средним уровнем речи, определенным за длительный интервал времени, и за­данным уровнем. Эта вероятность практически совпа­дает с вероятностью распределения формант. Заметим, что это распределение почти не зависит от частоты.

Порог слышимости в шумах (см. § 2.7) определяет­ся спектральными уровнями шумов. Для флуктуационных шумов величина порога слышимости почти не за­висит от времени. Вследствие этого разность между средним спектральным уровнем речи и спектральным уровнем шумов будет определять вероятность появле­ния формант выше уровня шумов . Но разность между уровнем сигнала и уровнем порога слышимости назы­вают уровнем ощущения. Следовательно, коэффициент разборчивости w определяется уровнем ощущения фор­мант

(10.1)

где B_р — средний спектральный уровень речи; В_ш — спектральный уровень шумов.

Коэффициент разборчивости может быть определен с помощью графика рис. 10.1. Для примера на этом рисунке показаны уровень ощущения Е и соответст­вующий ему коэффициент разборчивости w.

Между формантной и другими видами разборчивости экспериментально были найдены зависимости. Для сло­говой разборчивости такая зависимость приведена на рис. 10.2. Интересно отметить, что при формантной разборчивости, равной 0,5 (принимается только поло­вина всех формант), слоговая разборчивость равна 80%, т. е. получается почти полная понятность речи

Это характеризует избыточность речи и комбинацион­ную способность человеческого мозга.

Рис. 10.1. Интегральное рас­пределение уровней речи: 1 — для непреобразованного сигна­ла; 2 — для предельно-ограниченно­го по амплитуде

Рис. 10.2. Зависимость сло­говой разборчивости от формантной

Основные параметры звукового поля. Устанавливается следующий минимальный набор критериев, характеризующих параметры звукового поля, формируемого СЗО (системой звукового обеспечения) :

· показатель разборчивости речи;

· диапазон эффективно воспроизводимых звуковых частот;

· неравномерность поля уровней на озвучиваемой поверхности;

· номинальный уровень звукового давления (УЗД).

Электроакустический расчет выполняется для всей озвучиваемой поверхности. Под озвучиваемой поверхностью подразумевается плоскость параллельная полу помещения, а в случае озвучивания открытых пространств - параллельной поверхности земли. Высота этой поверхности относительно уровня пола при наличии сидячих зрительских мест принимается равной 1.2 м, а для стоящих слушателей - 1.6 м.

Конечным критерием оценки разборчивости речи является ее понятность. Она представляет собой субъективную категорию с 5 градациями, указанными в графе 1 табл.1. При определении понятности следует исходить из ее связи с расчетными (или измеренными) критериями. В графах 2 и 3 табл. 1. данная связь показана для слоговой разборчивости русской речи и для быстрого индекса передачи речи (RASTI) .

Таблица 1

Для проектируемых СЗО должна быть обеспечена разборчивость речи, соответствующая ее понятности не хуже "хорошей".

В отдельных случаях, оговоренных в ТЗ на проектирование, допускается обеспечение "удовлетворительной" понятности речи. Такой подход допустим лишь в тех случаях, когда особенности очень гулкого помещения не позволяют снизить значение его времени реверберации на средних частотах менее чем до 2.0-2.5 с. Типичным примером таких помещений являются залы-памятники архитектуры, а также культовые сооружения.

Расчет разборчивости речи производится для всех озвучиваемых поверхностей. Помимо электроакустических и геометрических параметров СЗО, к исходным данным для расчета разборчивости речи относятся время реверберации озвучиваемого помещения (RT60, с) и ожидаемый в нем уровень акустических шумов (LN, дБ). Оба эти показателя устанавливаются в виде набора значений на частотах стандартного октавного ряда в пределах эффективно воспроизводимого диапазона частот. Значения RT60 и LN заимствуются из соответствующих разделов проекта, посвященных акустическому решению помещений и их защите от шума. При отсутствии этих данных в указанных разделах проекта, значения RT60 должны быть вычислены отдельно, а значения LN могут быть приняты как допустимые значения октавных УЗД, указанных в нормативной документации на данный тип помещений (например, согласно МГСН 2.04-97). При расчете RT60 может быть использована традиционная методика.

Диапазон эффективно воспроизводимых частот определяется как участок амплитудно-частотной характеристики с неравномерностью не более ± 3 дБ в октавных полосах.

Неравномерность поля уровней на озвучиваемой поверхности DL в дБ определяется отдельно в октавных полосах в заданном для данного типа СЗО по выражению:

где LMAX и LMIN соответственно максимальные и минимальные значения общих уровней звукового давления (с учетом прямого звука и диффузной составляющей поля) на озвучиваемой поверхности, вычисляемые при работе СЗО на установленных для отдельных акустических излучателей значениях подводимой электрической мощности, которые не должны превышать значений номинальной электрической мощности, оговоренных в ТУ на данный вид акустического излучателя.

Речевые СЗО.

Основным требованием к речевой СЗО является обеспечение достаточной разборчивости речи на всей озвучиваемой поверхности.

Расчет электроакустических параметров следует проводить для октавных полос со среднегеометрическими частотами 500, 1000 и 2000 Гц.

Минимально допустимые регламентируемые настоящим Руководством параметры поля речевой СЗО приведены в табл. 2

Таблица 2.