Comment mesurer l’intelligibilité de la parole STI (Speech Intelligibility) ?

L’intelligibilité d’une annonce d’urgence dans un lieu public peut être cruciale pour les personnes présentes. Ceci s’applique en particulier aux gares et aéroports, aux centres de congrès et commerciaux, aux stades, aux amphithéâtres et aux salles de classe, etc.

Afin de garantir une bonne intelligibilité de la parole, un processus de mesure objectif est nécessaire pour fournir des résultats pertinents et reproductibles. La mesure de l’indice de transmission de la parole (STI) est un tel processus.

En analysant la parole acoustiquement, nous constatons que les sons vocaux humains ont deux caractéristiques :

1. ils se situent dans la gamme de fréquences d’environ 100 Hz à 10 kHz
2. l’intensité des sons se module lentement (entre 0,63 et 12,5 Hz)

Ces modulations du signal sonore généré par une personne qui parle sont une partie importante de la transmission d’informations au sein d’une langue. Si elles sont partiellement perdues pendant la transmission, l’intelligibilité de la parole en souffre.

Spectre de la parole à long terme

Une mesure STI examine dans quelle mesure les modulations sont préservées et présente le résultat à l’aide d’une fonction de transfert de modulation (MTF). Les mesures MTF des bandes d’octave individuelles indiquent dans quelle mesure les modulations ont été préservées dans chacune des bandes de fréquences, en examinant les rapports de modulation « mr » dans chaque bande d’octave. La mesure implique l’envoi, la réception et l’analyse d’un signal de parole synthétique. Le signal de test lui-même est basé sur un bruit rose, modulé dans sept bandes d’octave avec 14 fréquences différentes. 98 combinaisons en résultent.

La mesure des 98 combinaisons, connue sous le nom de méthode STI complète, est assez complexe et difficile à mettre en œuvre dans un appareil portable. Cependant, cette méthode est la solution la plus détaillée pour mesurer l’intelligibilité de la parole et est utilisée chaque fois que les approches alternatives ne parviennent pas à fournir des résultats fiables en raison de conditions environnementales défavorables.

En pratique, la méthode de mesure de l’indice de transmission de la parole pour la sonorisation (STIPA) est surtout utilisée. Elle mesure 14 des combinaisons et a été spécialement développée pour les appareils portables.

En supposant qu’il n’y ait pas de bruit ambiant fort et impulsionnel et qu’il n’y ait pas de fortes distorsions non linéaires, la méthode STIPA fournit des résultats de mesure STI en 15 secondes et avec une précision comparable à celle de la méthode STI complète.

Si un bruit ambiant impulsionnel est présent pendant les heures normales de fonctionnement, la mesure est généralement effectuée à un moment plus favorable, par exemple la nuit.

Au niveau du point de mesure, l’appareil de mesure détermine la réponse en fréquence et la mesure dans laquelle les modulations transmises ont été modifiées. À partir de là, le résultat STI normalisé est calculé à l’aide d’une échelle d’« évaluation de la qualité ». Une valeur de STI = 1 signifie une intelligibilité parfaite, tandis que STI = 0 signifie que le contenu de l’information a été complètement perdu.

Alternativement, le résultat peut également être affiché sur une échelle d’intelligibilité commune (CIS), qui est calculée comme suit : CIS = 1 + log(STI).

Défis

Les bruits impulsionnels externes qui sont présents pendant une mesure STI interfèrent avec le signal de test et modifient donc le résultat. Par conséquent, la mesure STI doit toujours avoir lieu dans l’environnement le plus silencieux possible, c’est-à-dire en excluant le bruit des machines et des personnes, etc.

Si le bruit fait partie intégrante de l’environnement, il modifiera la valeur STI. Il doit donc être mesuré séparément et inclus dans le calcul final du résultat STI.

Mesurer le bruit de fond typique

Le niveau de bruit de fond est mesuré dans des conditions typiques, c’est-à-dire en présence d’une foule. Le LAeq est enregistré pendant 30 secondes (ou plus) et sauvegardé en résolution d’octave. Si un bruit fort et inhabituel se produit pendant cette mesure, la mesure doit être rejetée et répétée.

Mesure STI

La mesure STI elle-même a idéalement lieu lorsque l’endroit est vide, par exemple la nuit.

Remarque : dans certains endroits – par exemple, une petite gare au milieu d’une zone résidentielle – il peut ne pas être possible d’effectuer des mesures STI la nuit, car cela perturberait les résidents voisins. Dans de tels cas, la mesure STI a lieu pendant la journée, c’est-à-dire dans l’environnement de fonctionnement normal, et aucune correction du résultat STI avec un niveau de bruit de fond enregistré précédemment n’est nécessaire.

Le signal de test STI peut être reproduit de deux manières :

1. Avec un câble audio dans le système de sonorisation existant. par exemple, utilisez le générateur de signaux MR-PRO

(Remarque : les lecteurs CD ou MP3 sont moins adaptés car ils présentent des fluctuations du taux d’échantillonnage ou peuvent modifier le signal de test par compression, ce qui affecte négativement le résultat de la mesure).

2. Acoustiquement à partir d’un haut-parleur dédié, par exemple le TalkBox NTi Audio, qui reproduit le signal de test avec un niveau sonore calibré de 60 dB à une distance de 1 m (le niveau de parole humaine normal). Cette solution est utilisée partout où les annonces sont généralement faites via un microphone, ou dans les endroits où le signal de parole n’est pas amplifié électro-acoustiquement, par exemple dans les salles de classe.

Si un système de sonorisation est utilisé pour les annonces, l’étape suivante consiste à régler le volume dans la zone publique. Ceci doit être mesuré au moins à 6 dB, mais de préférence 10 à 18 dB au-dessus du niveau de bruit de fond habituel. Il convient de noter que si le niveau d’annonce est trop fort (plus de 80 dB), l’intelligibilité de la parole diminuera probablement.

Enfin, les valeurs STI doivent être prises à plusieurs positions de mesure ; à savoir partout où les gens sont habituellement situés. Les points de mesure doivent être à une distance raisonnable les uns des autres afin d’obtenir un résultat représentatif. Une mesure STIPA individuelle prend 15 secondes par position. Les mesures sont moyennées pour donner un seul résultat pour l’ensemble de la pièce.

Examen des résultats

La plausibilité de chaque résultat individuel obtenu doit être vérifiée. Ceci permet d’identifier les mesures non valides, par exemple en raison d’un bruit ambiant impulsionnel. Les erreurs suivantes peuvent se produire :

• Rapports de modulation non valides dans les bandes d’octave individuelles (mr1 ou mr2> 1,3)
• Relations de niveau fluctuantes ou conditions impulsionnelles pendant la mesure (détectées en comparant la première moitié de la période de mesure avec la seconde)

Remarque : les analyseurs acoustiques avancés tels que le XL2 effectuent cette analyse et affichent automatiquement le résultat.

Analyse des résultats

L’étape suivante consiste à compenser les résultats STI mesurés par rapport au spectre du bruit de fond habituel. Trois méthodes sont disponibles pour cette procédure :

1. Mesure directe de l’intelligibilité de la parole STI dans un environnement de fonctionnement normal, c’est-à-dire en présence d’une foule (voir la note dans la section ci-dessus « Mesure STI »).
2. Mesurer séparément le bruit ambiant typique et l’ajouter à la valeur STI mesurée.
3. Ajouter manuellement un ensemble approprié de valeurs de données de bruit ambiant prédéfinies (par exemple, selon « Richtlinie des Österreichischen Bundesfeuerwehrverbandes », TRVB S 1458).

Remarque : les analyseurs acoustiques avancés tels que le XL2 prennent en charge chacune de ces trois méthodes et calculent et affichent automatiquement le résultat.

Moyennage

Diverses normes déterminent le nombre de fois que chaque mesure doit être effectuée. La norme CEI 60268-16, par exemple, recommande de faire la moyenne d’au moins trois valeurs mesurées à chaque point de mesure, en présence de bruit de fond. L’écart entre deux de ces trois résultats ne doit pas être supérieur à 0,03 STI. La norme allemande VDE 0833-4, en revanche, exige un minimum de trois mesures uniquement si la première valeur STI est < 0,63.

Remarque : les analyseurs acoustiques avancés tels que le XL2 peuvent effectuer ce calcul indépendamment et afficher les résultats.

Considération spéciale

En cas d’urgence, les annonceurs ont tendance à élever la voix et à parler plus fort. Ce comportement est appelé l’effet Lombard. Pour couvrir cette situation, l’entrée acoustique du signal de test STI peut également être jouée à un niveau supérieur de 10 dB. Le TalkBox prend en charge cette application.

Système d’alarme vocale

Les défauts du système d’alarme vocale, par exemple la distorsion, les composants défectueux ou les haut-parleurs mal câblés, peuvent entraîner une mauvaise intelligibilité de la parole. L’identification de ces erreurs nécessite un générateur de signaux et un appareil de mesure appropriés pour les tests électriques et acoustiques nécessaires. Le MR-PRO et le XL2 sont idéaux pour cela.

De plus, une disposition défavorable du système d’alarme vocale peut contribuer à de mauvaises valeurs STI. Un nombre insuffisant de haut-parleurs, par exemple, pourrait entraîner un champ sonore non homogène avec des « trous » dans certaines zones. Cela signifie cependant que les haut-parleurs doivent être utilisés en conséquence plus fort, ce qui à son tour conduit à un son désagréablement fort dans d’autres zones. D’une manière générale, il est donc conseillé d’installer plutôt plus que moins de haut-parleurs uniformément répartis dans la pièce.

Acoustique des salles

Les caractéristiques acoustiques du lieu ont une influence importante sur l’intelligibilité de la parole. Le facteur principal ici est de savoir si le son direct vers l’auditeur est suffisamment dominant par rapport aux réflexions sonores qui peuvent se produire. Tant que c’est le cas, aucune autre mesure n’est nécessaire. Beaucoup de réverbération peut altérer l’intelligibilité de la parole. En contre-mesure, nous recommandons d’installer des objets absorbant le son tels que des rideaux, des tapis, des meubles rembourrés ou des panneaux acoustiques spéciaux.

Bruit de fond

S’il y a beaucoup de bruit ambiant, l’intelligibilité de la parole peut se détériorer. Cela peut se produire si l’endroit est insuffisamment protégé des sources de bruit à proximité.

Dans de tels cas, il est généralement utile d’installer de meilleures fenêtres, des barrières antibruit ou des mesures similaires qui découplent la zone publique de la source de bruit externe.