語(yǔ)音清晰度的客觀評(píng)測(cè).ppt

語(yǔ)音清晰度的客觀評(píng)測(cè),中國(guó)傳媒大學(xué) 傳播聲學(xué)研究所 章斯宇 2010.5.21,主要內(nèi)容,1. 語(yǔ)音清晰度的評(píng)測(cè),語(yǔ)音的清晰度或可懂度是音質(zhì)評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)反映廳堂或擴(kuò)聲系統(tǒng)的聲音傳輸質(zhì)量 主觀評(píng)價(jià)： 組織測(cè)試隊(duì)伍實(shí)地測(cè)試(articulation test) 優(yōu)點(diǎn)： 直接、真實(shí) 缺點(diǎn)： 耗費(fèi)人力物力 GB-T 15508-1995 聲學(xué) 語(yǔ)言清晰度測(cè)試方法 ,語(yǔ)音清晰度的客觀評(píng)價(jià)方法,盡可能反映真實(shí)的清晰度水平,清晰度指數(shù) AI (Articulation Index),French ANSI Std. S3.5-196919861997 特點(diǎn)：特別適用于評(píng)價(jià)諸如噪聲干擾、有限帶通等頻域失真引起的語(yǔ)音清晰度惡化程度，不能反映混響、回聲或削峰等時(shí)域或非線性失真的影響。,輔音損失率 %ALcon (articulation loss of consonants),能不能根據(jù)測(cè)量房間內(nèi)的某些物理量估計(jì)語(yǔ)音清晰度？ Knudsen(1932), Peutz(1971), Klein(1971) 根據(jù)大量的實(shí)地測(cè)量和清晰度主觀評(píng)價(jià)測(cè)試的結(jié)果，Peutz發(fā)現(xiàn)%ALcon與房間的聲學(xué)特性相關(guān)。,Peutz 公式（經(jīng)驗(yàn)推導(dǎo)）,D聽音處距聲源的距離。單位m。 T60混響時(shí)間(1400Hz)。單位s。 V房間的體積。單位m3。 校準(zhǔn)值。針對(duì)不同水平的聽者。1.5%12.5%。 Dc臨界距離。單位m。,Klein對(duì)Peutz公式的補(bǔ)充,當(dāng)房間聲學(xué)特性難以改善時(shí)，采用電聲手段提高語(yǔ)音清晰度。 聲源個(gè)數(shù)n；聲源指向性因子Q；,輔音損失率%ALcon的不足,根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的經(jīng)驗(yàn)推導(dǎo)，物理基礎(chǔ)不夠； 對(duì)于信噪比低于25dB的情況估計(jì)不足，不能充分反映噪聲和混響聯(lián)合作用時(shí)的影響； 沒有考慮早期反射聲，單次回響的作用，且結(jié)果僅給出某個(gè)頻帶的清晰度水平，未考慮參數(shù)的頻率特性的影響；,Jacob(1985),Hougast & Steeneken (197319801985) IEC Std. 60268-16 充分反映聲傳遞系統(tǒng)性能質(zhì)量的優(yōu)劣,輸入端： 說話人發(fā)音,語(yǔ)言傳輸指數(shù)STI (speech transmission index),輸出端： 聽者耳朵,語(yǔ)言傳輸系統(tǒng)： 充分考慮傳遞過程中噪聲、混響、回響、系統(tǒng)失真等各種干擾因素的影響,調(diào)制轉(zhuǎn)移函數(shù)MTF (modulation transfer function),連續(xù)的語(yǔ)音可以看成一系列語(yǔ)音碎片(音位)的組合。音位又可以看成是發(fā)音器官對(duì)某種窄帶噪聲調(diào)制的結(jié)果。音位的時(shí)域包絡(luò)中包含了所傳遞的信息。 傳輸過程中，噪聲、混響、系統(tǒng)失真等會(huì)使得包絡(luò)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致清晰度惡化，利用MTF描述量化包絡(luò)波動(dòng)性能的變化程度。,MTF的計(jì)算,函數(shù)定義為聲信號(hào)經(jīng)傳輸后接收信號(hào)強(qiáng)度包絡(luò)的調(diào)制度相對(duì)于原信號(hào)強(qiáng)度包絡(luò)調(diào)制度的降低，它隨調(diào)制頻率不同而變化。,STI的計(jì)算,14種調(diào)制頻率；7種倍頻帶噪聲 作為測(cè)試信號(hào) 計(jì)算98個(gè)MTF結(jié)果 類似AI計(jì)算中的加權(quán)平均最終得STI 0,1 根據(jù)房間脈沖響應(yīng)可以直接計(jì)算MTF,STI與語(yǔ)音清晰度,Steeneken (1980),不論是噪聲、帶通限制、削峰、混響等干擾因素，STI與語(yǔ)音清晰度得分之間始終有著良好的一致性。 客觀可測(cè)的物理參量STI能良好的反映和預(yù)測(cè)真實(shí)的語(yǔ)音清晰度水平。,語(yǔ)言傳輸指數(shù)STI的簡(jiǎn)化算法,限制條件： 無明顯非線性失真；環(huán)境噪聲無脈沖；混響時(shí)間頻率特性平滑；寬帶語(yǔ)言傳輸系統(tǒng)； 1）RASTI (Rapid STI or Room acoustic STI) 適用于不包括擴(kuò)聲系統(tǒng)的廳堂語(yǔ)音傳輸質(zhì)量的評(píng)價(jià) 選取了語(yǔ)言譜中比較有代表性的頻帶和調(diào)制頻率,2）STIPA (STI for public address) 適用于包括擴(kuò)聲系統(tǒng)的廳堂或電聲系統(tǒng)的語(yǔ)音傳輸質(zhì)量評(píng)價(jià) 選取了7種倍頻帶載波，每種載波對(duì)應(yīng)2中調(diào)制頻率,公共廣播系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范 STIPA作為評(píng)價(jià)公共廣播語(yǔ)言傳輸質(zhì)量的重要指標(biāo),2.混響作用下STIPA與漢語(yǔ)清晰度的關(guān)系,對(duì)于“聲韻調(diào)”結(jié)構(gòu)語(yǔ)言漢語(yǔ)，情況是怎樣的？ 目的：在實(shí)驗(yàn)室條件下對(duì)無噪聲純混響作用下STI-PA與普通話單音節(jié)清晰度之間的關(guān)系進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。以期對(duì)搞清楚在純混響作用下普通話單音節(jié)清晰度與語(yǔ)言傳輸指數(shù)STI-PA的具體關(guān)系有所貢獻(xiàn)和幫助。對(duì)漢語(yǔ)語(yǔ)音清晰度客觀評(píng)測(cè)方法的發(fā)展有著積極的意義。,實(shí)驗(yàn)方法,實(shí)驗(yàn)室錄音、模擬測(cè)試的方法 參照聲學(xué) 語(yǔ)言清晰度測(cè)試方法GB-T 15508-1995,混響時(shí)間：0.5 s6.0 s，步長(zhǎng)0.5 s，共12種混響條件； 發(fā)音人2名，聽音人11名；聲場(chǎng)中心聲壓級(jí)65dBA； 中、后音節(jié)受混響作用更明顯；,實(shí)驗(yàn)結(jié)果,混響時(shí)間與清晰度、STIPA的關(guān)系,STIPA與普通話單音節(jié)清晰度的關(guān)系,在實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上歸納導(dǎo)出了STI-PA與普通話單音節(jié)清晰度之間的關(guān)系，此關(guān)系對(duì)制定擴(kuò)聲系統(tǒng)的STI-PA指標(biāo)具有實(shí)用意義。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果也揭示出漢語(yǔ)普通話單音節(jié)清晰度受混響的影響與英語(yǔ)清晰度受混響的影響程度有明顯的不同。啟示我們?cè)趯?shí)際工程應(yīng)用中，在涉及到普通話語(yǔ)音清晰度的評(píng)測(cè)問題時(shí)，對(duì)直接引用已有的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)或基于外語(yǔ)的研究結(jié)果要十分慎重。,,3.噪聲條件下STIPA與漢語(yǔ)清晰度的關(guān)系,在實(shí)驗(yàn)室條件下分析了不同頻帶范圍、不同信噪比的噪聲環(huán)境下語(yǔ)音清晰度、STI-PA與信噪比的關(guān)系，并根據(jù)單音節(jié)清晰度與語(yǔ)言可懂度的關(guān)系，估計(jì)了在滿足一定可懂度條件下的最低信噪比及相應(yīng)的STI-PA。 實(shí)驗(yàn)室錄音、模擬測(cè)試的方法 參照聲學(xué) 語(yǔ)言清晰度測(cè)試方法GB-T 15508-1995 采用了全頻帶白噪聲和中心頻率為250Hz，500Hz，1KHZ，2KHz，4KHz，8KHz的倍頻帶噪聲作為干擾噪聲，各頻帶噪聲分別設(shè)置45種信噪比。,實(shí)驗(yàn)結(jié)果,1) 信噪比與清晰度、STIPA的關(guān)系(以白噪聲為例),2) 等清晰度曲線 不同的噪聲條件可能有著相同清晰度水平,工作是在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行的，考慮到實(shí)際的應(yīng)用情況，可能還有一些不完善的地方，比如房間沖擊響應(yīng)的結(jié)構(gòu)是否會(huì)對(duì)STI-PA與清晰度的關(guān)系有明顯的影響還需要探討。實(shí)際環(huán)境中的噪聲種類多樣，頻率范圍豐富，由于條件限制無法一一進(jìn)行測(cè)試。每個(gè)頻帶噪聲的信噪比取值區(qū)間可以更加細(xì)致以獲得更為全面的結(jié)果。