Объективная оценка качества восприятия речи(2)

Накопленный опыт и результаты многочисленных исследо­ваний показали зависимость разборчивости речи от целого ряда акустических характеристик.

Прежде всего следует указать на влияние громкости сигнала: с увеличением звуковой мощности источника разборчивость речи сначала растет довольно быстро, достигает максимума при неко­тором значении мощности, а затем с дальнейшим увеличением звуковой мощности начинает ухудшаться.

Вторым влияющим фактором является реверберация поме­щения: при излишне большой его гулкости разборчивость за­труднительна и это легко заметить в соборах, костелах и других помещениях большого объема при отсутствии в них публики. При заполнении помещения, когда время реверберации уменьша­ется, разборчивость речи улучшается. Однако и сильно заглу­шённое помещение тоже не способствует улучшению разборчиво­сти речи. Можно сделать вывод, что существует некоторое опти­мольное время реверберации, обеспечивающее наилучшие усло­вия восприятия речи.

К третьему параметру следует отнести шумовой фон в поме­щении, который создается как внутренними источниками (скажем, теми же людьми), так и внешними (системами вентиля­ции, воздушным шумом через конструкции помещения) и чем выше уровень маскирующего шума, тем меньше разборчивость.

Наконец, следует указать на влияние и формы зрительного зала: чем меньше в нем проявляются неблагоприятные акустиче­ские факторы, такие, как эхо, интерференционные эффекты, ре­зонанс, фокусирование звука, чем лучше распределяется звуковая энергия по залу, тем выше разборчивость речи.

Норвежский акустик Кнудсен считал, что каждый из этих факторов не влияет друг на друга, а воздействует на разборчи­вость отдельно. Такой тип разборчивости называется мультип­ликативным. По Кнудсену процентная артикуляция (разборчивость) определяется по формуле:

P = 96 k₁ * k₂ * k₃ * k₄. (2)

k₁, k₂, k₃, k₄ - коэффициенты искажения разборчивости речи, вызванные звуковой мощностью источника, реверберацией, шумом и формой помещения.

В идеально тихом пространстве каждый из этих коэффици­ентов равен единице и даже при этом разборчивость речи будет составлять не 100 %, а только 96 %,

К числу недостатков формулы, предложенной Кнудсеном. следовало отнести то, что один из коэффициентов (коэффициент формы) был весьма расплывчат, а разборчивость речи характери­зовала зал в целом не давала сведений о разборчивости на от­дельных местах зала.

В ходе развития мультипликативного метода, исходя из практических соображений, количество коэффициентов в форму­ле было уменьшено, несколько факторов объединяли в общий ко­эффициент и в настоящее время применительно к залам с естест­венной акустикой мультипликативная формула представляется в виде произведения только двух коэффициентов:

P = 96 k _L * k _R. (3)

k _L – коэффициент, зависящий от уровня звукового давления в исследуемой точке и уровня шума.

k _R – коэффициент, учитывающий влияние реверберационого процесса и структуру звуковых отражений.

В случае использования в интерьере зала в основном плоских поверхностей коэффициент k R определяется через параметр D (четкость):

 

k _R = , (4).

D = (ε_ПР + ε₅₀) / (ε_пр + ε₅₀ + ε _{> 50} + ε_Д), (5).

ε_ПР - плотность энергии прямого звука в расчетной точке;

ε₅₀ - плотность энергии однократных отражений, прихо­дящих в точку приема с запаздыванием не более 50 мс;

ε _{> 50} - плотность энергии однократных отражений с запаз­дыванием более 50 мс;

ε_Д - плотность диффузной энергии реверберационного “хвоста”.

Коэффициент k L, определяется по диаграммам, в которых представлены зависимости уровня воспринимаемого слушателем сигнала от уровня шума, при этом уровень звукового давления определяется по формуле:

L = 70 + 10 lg ((ε_ПР + ε₅₀) / Ф²_ПР), (6).

Ф _ПР - фактор направленности для угла между акустиче­ской осью действительного источника звука и радиус-вектором г от источника звука до рассматриваемой точки.

Достоинство этой формулы состоит в том, что она позволяет вычислить разборчивость речи в любой точке помещения.

Методы и критерии субъективной оценки помещений для музыкальных программ

Субъективная оценка таких помещений должна быть более сложной, чем для речевых. Она в значительной степени опреде­ляется слушателями: общим и музыкальным образованием, соци­альной принадлежностью, профессией, вкусами, физическим и психическим состоянием.

Первые шаги в выборе метода субъективной оценки музы­кальных залов состояли в использовании анкетных данных опро­са ведущих дирижёров и музыкантов. В последнее время приме­няются специальные тесты и группы экспертов. Оценка осущест­вляется как качественно, так и количественно.

Не менее важным чем выбор методики оценки является выбор ее критериев. Первой попыткой составить своеобразный "словарь" критериев субъективной оценки акустики музыкальных залов были предложения, сделанные крупным американским аку­стиком Беранеком. Всего им было предложено 18 субъективных критериев, среди которых были как положительные, так и отри­цательные факторы. Его система имела ряд упущений, в частно­сти он считал, что недостатки зала по одним показателям могут быть компенсированы по другим и система была построена на принципе аддитивности, личного опыта и интуиции. Она послу­жила толчком для дальнейших разработок. В настоящее время разработана методика, содержащая следующие понятия субъек­тивной оценки музыкальных залов.

Реверберация. Субъективная оценка этого критерия зави­сит от вида музыки (органная, симфоническая, камерная) и ее стиля (романтический, барокко, современный).

Ясность. Этот параметр (называющийся ещё прозрачно­стью) характеризует разделение звуков отдельных инструментов или групп инструментов как во времени (особенно при быстрых пассажах), так и в визуализации расположения инструментов. Для оценки ясности чаще всего используется индекс ясности. Объективной оценкой „меры прозрачности" является отношение энергии импульсного отзвука помещения, воспринятого направ­ленным микрофоном в первые 80 мс процесса реверберации, к последующей энергии отзвука.

Пространственность звучания - субъективный пара­метр, характеризующий ощущение закрытого пространства. Это ощущение ранее связываюсь со временем реверберации или со­отношением энергии ранних и поздних отражений в импульсном отклике. Увеличение времени реверберации или преобладание энергии поздних отражений сопровождается увеличением про­странственного впечатления. Более поздние исследования выяви­ли важную роль ранних боковых отражений в формировании пространственного впечатления. Было установлено, что ощуще­ние пространства возрастает с увеличением энергии боковых от­ражений, причем отражения, приходящие по направлению оси уха слушателя, вызывают наибольшее пространственное впечат­ление. Пространственный эффект не меняется, если запаздывание отражений находится в пределах 8-100 мс, а также в том случае, когда небольшое число интенсивных отражений заменяется большим числом слабых отражений, имеющих такую же общую энергию. Отражения от потолка не увеличивают пространствен­ного впечатления, однако и не оказывают маскирующего дейст­вия на отражения от боковых стен. Потолочные отражения уве­личивают ясность звучания. Боковые отражения с запаздыванием 25-80 мс увеличивают как пространственность, так и ясность звучания.

Громкость звучания - субъективный критерий, характеризующий громкость источника музыки при игре. Тембр звучания - понятие, характеризующееся тем, на­сколько частотная и динамическая характеристика передающего тракта (инструмент, голос, электроакустический излучатель) мо­жет изменяться собственными акустическими характеристиками помещения, связанными со строительно-акустическими реше­ниями зала, т.е. совпадает ли восприятие отдельных составляю­щих спектра звука музыкального источника на месте прослуши­вания с тем, что излучает источник. Речь идет о том, в какой сте­пени свойства помещения изменяют типичный тембр данного ис­точника. Что может влиять на это? Например, неоправданное применение большого количества звукопоглотителя с резонанс­ными частотами поглощения или применение подвесных экра­нов, обладающих малой поверхностной массой и создающих то­нальные частоты, наличие интерференционных эффектов.

Баланс - понятие, служащее для оценки громкости от­дельных инструментов и групп инструментов по отношению к громкости оркестра. Это связано с умелой работой дирижера, с месторасположением исполнителя, характеристиками звукопередачи помещения, наличием местных отражений на сцене и в ор­кестровой яме. Также многое зависит от опыта слушателя, его знания произведения и от его способности исключить влияние манеры исполнения.

Общее акустическое впечатление. Этот субъективный критерий в значительной степени определяется тем, насколько отдельные объективные акустические критерии близки к опти­мальным значениям. Не следует при этом забывать, что при про­слушивании музыки значительную роль играют факторы неаку­стического характера (например, плохая видимость, низкая тем­пература, специфика контингента и т.д.)

Мешающие факторы. В эту категорию входит ряд аку­стических эффектов, выявляющихся в неоднородном звуковом поле или связанных с особенностями геометрических размеров помещения.