音声明瞭度測定:変調アプローチ

音声明瞭度に関する以前の記事では、客観的な方法とフォルマントアプローチを検討しました。 このトピックは最後であり、通信システムと屋内の両方で音声明瞭度を測定するための変調アプローチを検討します。



変調方式の誕生は1970年と考えられます。 T. HodgastとG. Steenkenerは、矩形エンベロープを持つ固定周波数信号によって振幅が変調されたノイズの形式のテスト信号を使用するシステムを開発しました。 キャリアノイズのスペクトルは、長期音声のスペクトルに似ていました。 その結果、明瞭度を評価するときに、ノイズ、クリッピング、およびリバーブの影響を考慮することができました。 その後、特別に設計されたデバイスにより、音声伝送インデックスSTI(音声伝送インデックス)の測定が可能になりました。



STI



STIは、音声明瞭度に対するパスの効果を決定する値です。 これは、MTF変調伝達関数などのチャネル特性と密接に関連しています。 MTFは、信号が入力から出力に送信されるときに、特定のパスで信号の振幅変調がどの程度維持されるかの尺度です。



物理的な正当化と理論計算のジャングルには入りません。 MTFを計算する式を与えるだけで十分だと思います。











Fは変調周波数です。

T-初期の残響時間;

S / N -dB単位の信号対雑音比。



最初の要因はリバーブの影響を考慮し、2番目の要因はノイズの影響を考慮します。 しかし、単純さとは反対に、数学モデルを使用して得られるという理由だけで、この式が好きではありません。 したがって、Schroeder式を使用してMTFを計算する方が便利だと思います。



















h e (t)はシステムのインパルス応答です。

h k (t)は、オクターブフィルターのインパルス応答です。



これで、小さな部屋で簡単な手法を使用してSTIを評価するためのすべてができました。



  1. 変調周波数の14の値(F = 0.63; 0.8; 1; 1.25; 1.6; 2; 2.5; 3.15; 4; 5; 6.3; 8; 10; 12.5 Hz)の中心周波数を持つ7オクターブバンドの98 MTF値を推定します125; 250; 500; 1k; 2k; 4k; 8k Hz。 異なる変調周波数でのカウントは、各人の音声装置の一意性によって決まります。
  2. 各MTF値は、有効な信号対雑音比(SNR)に変換されます。



















  3. 各オクターブ帯域のSNR推定値を平均します。











  4. 加重平均値を計算します。











    w k = 0.13; 0.14; 0.11; 0.12; 0.19; 0.17; 0.14

  5. 以下の比率を使用してSTIを計算します。





















RASTI&STITEL



RASTI(高速STI)は、STIメソッドの簡易バージョンであり、中心周波数が500 Hzと2 kHzの2オクターブ帯域のみの変調伝送への寄与を考慮しています。 この場合、変調周波数の値は1になります。 2; 4; 中心周波数が500 Hzのオクターブバンドの場合は8 Hz、0.7 1.4; 2.8; 5.6; 2 kHzオクターブ帯域の場合は11.2 Hz。 これらの周波数と帯域のMTFを計算した後、上記のアルゴリズムと同様に計算が実行されます。



STITEL(通信システム用のSTI)は、STIの簡易バージョンであり、7オクターブ帯域のそれぞれで1つの変調周波数のみを使用します。 各オクターブ帯域のキャリアノイズは、(隣接する帯域への影響を避けるために)半オクターブのスペクトル幅を持ち、各周波数帯域で同時に放射されます。 簡略化のため、この方法では、リバーブと非線形歪みの影響を考慮していません。



ほぼ終わり



そして今、キャッチ:上記は、特に英語のスピーチのために、言語の西洋の家族に適用されます。 その理由は次のとおりです。STIの結果と英語の音声の明瞭度を測定する多数の主観的評価の間には、良好な一致があります。 ロシア語/ウクライナ語のスピーチの場合、良い偶然はありません。 したがって、次の手法を使用することをお勧めします。











(S / N) ef k-各周波数帯域の有効な信号対雑音比の平均推定値。

p kは、k番目の周波数帯域でのフォルマントの滞留確率です。



フォルマントアプローチに専念したトピックでは、さらに詳細な手順を検討します。 より正確な結果を得るためのいくつかの手段についても説明します。



今では間違いなく終わりです



地下室


  1. 音声通信チャネルの音響検査。 モノグラフ/ Didkovsky V.S.、Didkovskaya M.V.、Prodeus A.N.-キエフ、2008.420。
  2. DB Keele、jr。、時間遅延分光法の使用による室内音声伝送インデックスと変調伝達関数の評価、Techron、Div。 Crown International、Inc.、46517、インディアナ州エルクハート


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