扩声系统工程测量 - 语言可懂度_百科知识_深圳市宇涵智能系统工程有限公司

语言可懂度speech intelligibility! 发音人所发的语言单位(句、词、音节)，经语言传递系统而能被听者所正确识别的比率称为语言(句、词、音节)可懂度。注1:采用一个或几个听者正确记录下一个或几个发音人所发意义不连贯的语言单位(句、词、音节)的比率，以定量地测定语言可懂度的方法称为语言可懂度测试(spcech ariculation test)。用百分数表示的语言清晰度测试的结果叫清晰度得分(articulation score) 注2:可懂度或清晰度得分是评价整个传递系统(包括发音人，传递设备或媒质和听者在内的)通信质最指标，所以即使将注意力集中在系统的一个成分(例如发音人或无线电接收机)时，系统其他成分也应当说明。[GB/T 3947-1996，定义 10.24]

语言可懂度的核心价值与重要性

语言可懂度关注的是信息内容“是什么(what)”，而非声音“怎么样(how)”，后者通常属于语音质量(Speech Quality)的评价范畴。一个系统输出的语音信号音质听起来可能很好，但其语言可懂度未必就高。这使得语言可懂度成为评判通信系统、公共广播、紧急报警系统、教室声环境、助听设备等有效性的根本依据。例如，在教室环境中，不良的声环境会导致学生难以听清教师讲课，研究表明课堂噪音每增加10dB，学生的语言和数学成绩可能下降5.5分。同时，教师也更容易出现嗓音疲劳、慢性咽炎等健康问题。

主要评估方法：主观测试与客观指标

评估语言可懂度主要分为主观测试和客观评价两种方法。

主观测试是传统且直接的方法，即由发音人按特定测试材料（如无意义音节、语音平衡字表、句子等）发音，听者在特定条件下聆听并记录，最后统计正确识别的百分比，即清晰度得分(Articulation Score)。汉语测试可遵循国家标准如GB/T 15508-1995《声学语言清晰度测试方法》。这种方法结果直观但耗费人力物力，且容易受多种因素影响。

客观评价方法则通过分析声学传输通道的物理特性来预测或测量可懂度，更具效率。其主要理论基础是每个频带信号的可听性(Audibility)与该频带的信噪比(SNR)高度相关。国际上广泛采用的客观指标包括：

语音传输指数(Speech Transmission Index, STI)：范围在0到1之间，综合反映了混响、噪声和非线性失真等因素对语音传输质量的影响。STI值越高，表示可懂度越高。其测量方法在IEC 60268-16:2011 / GB/T 12060.16-2017标准中有详细规定。
快速语言传输指数(RASTI)：STI的简化版本，测量更快，适用于现场初步评估，但精度和适用范围略逊于STI。
清晰度指数(Articulation Index, AI)与扩展语音可懂度指数(Extended Speech Intelligibility Index)：基于频带重要性函数(Band-Importance Functions, BIF)和频带信噪比来计算。
其他声学参数：如清晰度C50（早期与晚期声能之比）、D50（明晰度）和U50等，也可从脉冲响应中获取并用于估算可懂度。

影响语言可懂度的关键因素

多个声学因素共同决定了语言可懂度的优劣，其中以下三者尤为关键：

混响时间(Reverberation Time, RT)：过长的混响会使声音模糊不清，导致音节重叠，从而降低可懂度；而过短的混响则会使声音显得干涩，缺乏活力，同样不利于听音，并可能迫使说话者提高音量导致疲劳。因此，存在一个“最佳”的混响时间范围（例如，对于普通教室，空场混响时间在500Hz-1000Hz建议在0.4-0.9秒之间）。
背景噪声(Background Noise)：来自暖通空调、室外交通、室内设备及邻室活动的噪声会掩蔽语音信号。评价其影响的关键指标是信噪比(Signal-to-Noise Ratio, SNR)。美国国家标准协会(ANSI)建议教室的信噪比至少为+15dB，以确保所有学生（包括有特殊需求的儿童）都能充分听清。
信噪比与频谱特性：足够的信噪比是保证可懂度的基础。此外，传输系统（包括麦克风、放大器、扬声器）频率响应的均匀性也至关重要，某些频段的过度衰减或提升都会扭曲语音，降低可懂度。

这些因素并非独立作用，而是相互关联。STI和RASTI等指标的价值就在于能够综合这些因素的整体效应。

国际与国家标准

为确保不同场景下语言传输的质量，国际和国内都制定了相关标准。国际标准IEC 60268-16:2011（已被IEC 60268-16:2020替代）及其国家标准等同采用版本GB/T 12060.16-2017，详细规定了使用STI方法客观评价言语可懂度的程序，包括测量技术和预测技术。这些标准为音响系统设备、公共广播、通信电路、厅堂等的可懂度评估提供了权威依据。

实际应用与测量技术

语言可懂度的评估广泛应用于多个领域：

建筑声学与厅堂设计：在教室、剧院、会议室、车站等场所的设计中，通过吸声处理控制混响时间，通过隔声处理降低背景噪声，目标是优化STI或RASTI值。例如，在教室中，建议在天花板和后墙布置吸声材料，总量至少达到这两个表面总面积的30%，才能获得大于0.75的良好语言可懂度（STI）。
电声系统设计与调试：在扩声系统、公共广播系统、紧急报警系统中，可懂度是核心验收指标。工程师使用EASE等声学设计软件进行建模和仿真，预测STI值，从而指导扬声器选型和布局。
通信设备测试：用于评估电话、对讲机、骨传导耳机等设备的性能。例如，有专利涉及一种针对骨传导耳机的可懂度测量方法，综合考虑了佩戴位置、噪声类型、信噪比和耳道开放程度等多种因素。
临床听力学：用于评估个体的言语感知能力，判断听力损失程度。

测量时，可使用专用的STI/RASTI分析仪和符合IEC 60268-16标准的仿真嘴（模拟人嘴平均特性）和仿真耳（模拟人耳特性）进行。现代技术也允许通过计算机声学仿真可听化技术，在建筑设计的各个阶段进行预测性评估。

提升语言可懂度的措施

提升语言可懂度需从建筑声学和电声系统两方面着手，且建筑声学是基础：

控制混响时间：通过合理规划和布置吸声材料（如吸声天花板、墙面吸声体、地毯）来调整室内混响时间至推荐值。注意材料的分布和面积，以确保声场均匀。
降低背景噪声：选用低噪声设备，并通过增强墙体、楼板、门窗的隔声性能来阻隔外部噪声和邻室干扰。特别注意密封处理，防止“声桥”和“短板效应”。
优化电声系统：选择频率响应均匀的优质设备，并合理设计扬声器的布局，确保听众区获得足够且均匀的声压级和清晰的语音。
确保足够的信噪比：无论是通过声学手段降低噪声，还是通过扩声系统适当提高信号电平，最终都需要保证目标区域的信噪比达到要求（如+15dB）。

结语

语言可懂度是一个综合性的科学指标，它超越了简单的主观感受，通过主客观相结合的方法定量地揭示了通信系统的本质效能。随着技术的发展，尤其是STI等客观评价方法的普及和声学仿真软件的进步，设计师和工程师能够在项目早期阶段就更精准地预测和优化声学环境。深刻理解影响语言可懂度的各项因素，并遵循相关的国际与国家标准的指导，对于创建清晰、高效、健康的通信环境——无论是在教室、办公室、剧院还是各类公共空间中——都具有不可替代的价值。

扩声系统工程测量 - 语言可懂度

语言可懂度的核心价值与重要性

主要评估方法：主观测试与客观指标

影响语言可懂度的关键因素

国际与国家标准

实际应用与测量技术

提升语言可懂度的措施

结语

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