3. Описание установки

Структурная схема измерительной установки для определения разборчивости речи тональным методом показана на рис 8.4.

Рис. 8.4. Структурная схема измерительной установки:

ГСК – генератор синусоидальных колебаний; К – коммутационное устройство режимов монаурального и квазибинаурального прослушивания с контролем напряжения U_c и фазы тонального сигнала на зажимах телефонов по показаниям милливольтметра V₁ и фазометра Ф; ГГ – головные телефоны для 1…3 слушателей; С – слушатель; М – микрофон, на выходе которого посредством микрофонного усилителя с индикатором V₂ фиксируется напряжение U_ш , пропорциональное уровню шума, создаваемого громкоговорителем ГГ; ГШ - генератор широкополосных «белого» и «розового» шумов. Вся измерительная установка со слушателями располагается в полузаглушенной комнате объемом ≈10 м³ с отражающим полом.

4. Методика проведения работы и обработки результатов

4.1. Ознакомиться со схемой установки и особенностями помещения, телефонов, микрофона, громкоговорителя и измерительных приборов. При необходимости выполнить отмеченные между приборами соединения. Включить питание приборов при выведенных регуляторах уровней напряжения на генераторах и дать им прогреться в течение 3…5 мин.

4.2. Для определения формантной разборчивости при монауральном прослушивании необходимо выполнить следующее.

На коммутационном устройстве К включить монауральный режим, когда напряжение ГСК подводится только к одному телефону (оба тумблера вниз). Установить на шкале ГСК среднюю частоту (250 Гц) для первой октавы речевого спектра с напряжением U_c для прослушивания тона в пределах от 3 до 5 мВ по милливольтметру V₁, которое затем поддерживается неизменным. При прослушивании тона убедиться, что он звучит нормально и латеризуется (локализуется в голове) в области правого или левого уха.

Не изменяя величины U_c, регулятором напряжения ГШ установить такую величину (уровень) звукового давления «розового» шума от громкоговорителя, которая полностью замаскирует (заглушит) слышимость тона. Отметить при этом значение U_ш.max напряжения по индикатору V₂ измерительного усилителя микрофона. Переключатель частотного диапазона этого усилителя должен быть установлен в положение «А», обеспечивающее частотное «взвешивание» уровня шума по кривой «А» слухового восприятия, близкое к соответствующему уровню громкости. Затем регулируя напряжение ГШ, уменьшить его так, чтобы тон опять был услышан (демаскирован). Отметить соответствующее напряжение U_ш.min по V₂. Среднеарифметическое значение этих двух напряжений записать в табл. 8.5 и найти средний уровень ощущения данной тональной составляющей в первой октавной полосе [подобно (8.3)] на фоне маскирующего шума, т.е.

(8.4а)

где m₁ - коэффициент передачи тонального сигнала, зависящий от чувствительности головных телефонов; m₂ - коэффициент передачи маскирующего шума, зависящий от звукоизоляции телефонов и чувствительностей микрофона и громкоговорителя; – нормированный коэффициент передачи измерительного тракта (задается параметрами элементов тракта с частотно-зависимым спадом 3 дБ/окт).

По уровню ощущения E(f₁) находится коэффициент разборчивости W(f₁). Результаты расчета E(f₁) и W(f₁) вносятся в соответствующие графы табл. 8.5. Затем выполняются прослушивание тонов и расчеты для средних частот остальных октавных полос спектра речи и, в целом, общая формантная разборчивость как сумма частотных составляющих W(f).

Таблица 8.5

Слушатель: Напряжение U_c=.., подводимое к ГТ

Искомые величины	Измеренные и вычисленные величины при монауральном прослушивании в октавных полосах fcp, Гц
	250	500	1000	2000	4000	6000
Uш, мВ
Е, дБ
W,отн.ед.

4.3. Повторить измерения и расчеты по п. 4.2, но для квазибинаурального (синфазного) прослушивания, когда уже симметричное напряжение тонов U_c=3..5мВ от ГСК подводится параллельно к двум телефонам с одинаковой фазой (тумблер «0°»), убедиться, что тоны звучат нормально и с большей громкостью не только из-за включения второго телефона, но и за счет повышения избирательности слуха (уменьшение ширины Δf_кр). Отметить изменившийся характер локализации (латерализации) звука в голове. Результаты измерений и расчетов внести в соответствующие графы табл. 8.6.

Таблица 8.6.

Слушатель: Напряжение U_c=.., подводимое к ГТ.

Искомые величины	Измеренные и вычисленные величины при квазибиноуральном (синфазном)прослушивании в октавных полосах fcp, Гц
	250	500	1000	2000	4000	6000
Uш, мВ
Е, дБ
W,отн.ед.

4.4. Повторить измерения и расчеты по п. 4.2. (4.3), но для квазибинаурального (противофазного) прослушивания, где симметричное напряжение тона U_c=3..5мВ от ГСК подводится к телефонам со сдвигом 180° (включен тумблер «180°» и выключен «0°»). Отметить характер латерализации звука в голове. Результаты внести в графы табл. 8.7.

Таблица 8.7.

Слушатель: Напряжение U_c=.., подводимое к ГТ.

Искомые величины	Измеренные и вычисленные величины при квазибинауральном (противофазном) прослушивании в октавных полосах fcp, Гц
	250	500	1000	2000	4000	6000
Uш, мВ
Е, дБ
W,отн.ед

4.5. Обобщить результаты измерений и расчетов всех студентов, участвующих в выполнении работы. Для этого следует:

– Определить среднее значение коэффициентов разборчивости монаурального (W_ср.м.) и квазибинауральных (синфазного - W_ср.сф. и противофазного - W_ср.пф.) режимов прослушивания по результатам W_n отдельных слушателей (по табл. 8.5…8.7) во всех октавных полосах диапазона. К примеру, – для монаурального режима в первой (250Гц) октавной полосе будем иметь

(8.5)

где n – число слушателей; а W_n.м – коэффициенты разборчивости, полученные отдельными слушателями в монорежимах для первой октавы.

Подобным же образом вычисляются средние значения W_ср.м, для остальных октавных полос, а также для квазибинауральных режимов. По средним значениям W_ср.м(f), W_ср.сф(f) и W_ср.пф.(f) строятся графики зависимости от частоты в заданном диапазоне и делаются соответствующие выводы.

– Найти средние значения формантной разборчивости речи для выполненного тонального метода по данным (табл. 8.5…8.7) каждого слушателя в трех режимах прослушивания по формулам, подобной (8.5), т.е.

, , , (8.6)

где A_п.м.,А_п.сф. и А_п.пф – значения формантной разборчивости, полученные каждым слушателем.

По объективным и субъективным причинам результаты расчета А_n слушателей могут в той или иной степени отличаться от средних А_ср. Погрешность результатов определяется по формуле для среднеквадратичной ошибки:

(8.7)

При отличии результата A_n отдельного слушателя от среднего значения A_ср на величину, равную 2σ, то этот результат исключается, а расчет A_ср повторяется. Если же отдельный результат превышает величину 3σ, то все измерения и расчеты данного варианта выполняются заново.

В целом, по уточненным значениям A_ср для трех режимов прослушивания по табл. 8.3. или рис. 8.3. находятся, соответственно, значения S_м, S_сф и S_пф слоговой разборчивости.

5. Содержание отчета

В отчет по работе следует включить: 1) изложение цели работы, 2) схему измерительной установки, 3) таблицы измерений и расчета формантной, а также слоговой разборчивости, 4) графики частотных зависимостей средних значений коэффициентов разборчивости для трех режимов прослушивания.

6. Контрольные вопросы

1. Перечислите основные достоинства и недостатки артикуляционного метода измерения разборчивости речи.

2. В чем заключаются преимущества тонального метода определения разборчивости речи?

3. В какой области речевого диапазона частот и почему коэффициент разборчивости имеет наибольшие значения?

4. Поясните сущность формантной теории расчета разборчивости речи.

5. Почему величина разборчивости по тональному методу больше при бинауральном прослушивании, чем при монауральном?

Литература

1. Акустика: Учебник для вузов/Ш.Я. Вахитов и др. Под ред. Проф. Ю.А.Ковалгина. - М.: Горячая линия - Телеком, 2009.

2. Калинцев Ю.К. Разборчивость речи в цифровых вокодерах. – М.: Радио и связь, 1991.

3. ГОСТ Р 51061-97. Параметры качества речи и методы ее измерения. – М.: ИПК Изд-во стандартов, 1996.

4. ГОСТ Р 508840-95. Передача речи по трактам связи. – М.: ИПК Изд-во стандартов, 1995.

5. ГОСТ 8031-78 (переиздание с изменениями). Аппараты телефонные. Тональный метод измерения разборчивости речи.- М.: ИПК Изд-во стандартов, 1998.

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ 3

Измерение реверберационных параметров помещений 5

Исследование влияния геометрических параметров помещения на временные и спектральные свойства сигналов 12

Исследование качества звукопередачи в помещениях 21

Определение акустических свойств заглушённой комнаты 30

Исследование влияния волновых процессов в помещениях на электроакустическую характеристику звукопередачи 37

Измерение коэффициента звукопоглощения и акустического сопротивления материалов 46

Измерение звукоизоляции ограждений и уровня шума в помещенияx 57

Исследование тонального метода определения разборчивости речи. 64