【摘 要】
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获取良好的言语可懂度是语言声房间和厅堂的基本要求。准确的言语可懂度客观评价和预测方法,有助于快速评价房间或厅堂的语音传输质量,并可在工程设计阶段指导声学设计。语音传输指数(Speech Intelligibility Index,STI)是当前广泛采用的言语可懂度客观评价参量,因能综合考虑混响时间和信噪比失真的影响,且具有一定的抗系统失真能力,被国际标准IEC60268-16采纳并推荐。STI方法
【基金项目】
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国家自然科学基金——《语音传输指数用于语言声厅堂音质客观评价研究》
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获取良好的言语可懂度是语言声房间和厅堂的基本要求。准确的言语可懂度客观评价和预测方法,有助于快速评价房间或厅堂的语音传输质量,并可在工程设计阶段指导声学设计。语音传输指数(Speech Intelligibility Index,STI)是当前广泛采用的言语可懂度客观评价参量,因能综合考虑混响时间和信噪比失真的影响,且具有一定的抗系统失真能力,被国际标准IEC60268-16采纳并推荐。STI方法是基于单耳听闻模式开发的单声道模型,没有考虑双耳听闻对言语可懂度的优势,与言语可懂度主观感受的对应关系仍不理想。IEC标准规定的双耳STI测量时使用仿真头中“较优耳STI”测量结果的方法,本质上仍为未考虑双耳听闻机制的单声道模型。当前还没有一种被广泛采纳的双耳言语可懂度客观评价和测量方法。因此,结合双耳听闻优势,探究更符合言语可懂度主观感受的客观评价方法,对于精确控制语言声厅堂的声环境是非常重要的。本文结合双耳听闻处理过程,基于标准推荐的STI模型,对双耳语音传输指数(Binaural STI,BiSTI)方法进行研究,主要内容包括:(1)结合STI模型中的倍频程滤波器,对先前学者基于双耳互相关方法提出的BiSTIIC(基于双耳互相关的BiSTI)进行修正;(2)借鉴言语可懂度指数(Speech Intelligibility Index,SII)的修正方法,结合双耳去掩蔽原理,提出了BiSTIBMLD(通过计算双耳去掩蔽级差BMLD的BiSTI)方法;(3)为体现人耳基底膜的频率响应,引入Gammatone滤波器,结合临界频带的划分方式考虑掩蔽效应和权重因子的修正,提出了BiSTIGT(改进的双耳去掩蔽级差BMLD的BiSTI)方法。最后基于实测和仿真的数据对上述3种BiSTI方法对言语可懂度的预测能力进行了验证及对比。结合论文选取4间样本房间,首先通过对3种BiSTI方法与标准STI方法的客观数据进行对比,结果表明:3种Bi SIT方法均大于STI值,其在信噪比低时差值较大。其中BiSTIGT方法与STI的差值最大。通过主客观拟合分析表明:即使在未考虑声源空间分离的条件下,考虑了双耳听闻优势的BiSTI与言语可懂度评价得分的对应关系相较于STI仍有所改善。接下来基于3间阶梯教室通过实测和仿真获取的156种不同声源组合的条件,通过回归分析对客观方法的评价能力进行了对比。结果表明,3种BiSTI方法与言语可懂度主观评价得分之间的关系均有所改善,其中BiSTIGT的改善效果最为显著,其标准偏差为5.52%,低于标准STI对应的标准偏差7.13%,最后,基于BiSTIGT与言语可懂度主观评价得分的拟合曲线,对标准STI、较优耳STI与言语可懂度主观评价得分的回归方程进行了修正,可通过测量单声道STI和较优耳STI实现对BiSTI的预测。本文的研究表明,对STI方法进行了修正的BiSTI方法能够有效考虑双耳听闻的优势,与言语可懂度主观感受的对应关系有明显改善,提高了言语可懂度评价的稳定性和准确性。结果可为STI方法在建筑声学领域的发展和应用提供理论与数据参考。
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