Intelligibilité de la parole STI

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

Pour assurer une bonne intelligibilité de la parole, il faut un processus de mesure objectif qui donne des résultats pertinents et reproductibles. La mesure de l'indice de transmission de la parole (STI) est un de ces processus.

Comment mesurer l'intelligibilité de la parole STI?

En analysant la parole sur le plan acoustique, nous constatons que les sons vocaux humains présentent deux caractéristiques:

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

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

Spectre vocal longue durée

Une mesure STI examine la qualité de la préservation des modulations et présente le résultat à l'aide d'une fonction de transfert de modulation (FTM ou MTF en anglais). Les mesures FTM de chaque bande d'octave indiquent dans quelle mesure les modulations ont été préservées dans chacune des différentes bandes de fréquences, les rapports de modulation (modulation ratios “mr”en anglais) étant testés dans chaque bande d'octave. La mesure implique l'envoi, la réception et l'analyse d'un signal vocal synthétique. Le signal de test lui-même est basé sur un bruit rose, modulé dans sept bandes d'octave avec 14 fréquences différentes. On obtient 98 combinaisons.

Exemples de signal en bande d'octave de 1 kHz avec différentes modulations

  • play b1k_no.wav – Bande de 1 kHz sans modulation
  • play b1k_f1m1.wav – Bande de 1 kHz avec modulation à 2 Hz, m=1
  • play b1k_f2m1.wav – Bande de 1 kHz avec modulation à 10 Hz, m=1
  • play b1k_f1f2.wav – Bande de 1 kHz avec modulation à 2 Hz et 10 Hz, m=0,55

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. Toutefois, cette méthode est la solution la plus détaillée pour mesurer l'intelligibilité de la parole et est utilisée chaque fois que les autres approches ne donnent pas de résultats fiables en raison de conditions environnementales défavorables.

Dans la pratique, la méthode de mesure de l'indice de transmission de la parole pour les systèmes d'adresse publique (STIPA) est la plus utilisée. Elle mesure 14 des combinaisons et a été spécialement développée pour les appareils portables.

En supposant qu'il n'y a pas de bruit ambiant fort et impulsif et qu'il n'y a 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 impulsif est présent pendant les heures de fonctionnement normal, la mesure est généralement effectuée à un moment plus favorable, par exemple la nuit.

Au point de mesure, l'appareil de mesure détermine la réponse en fréquence et dans quelle  mesure les modulations transmises ont été modifiées. À partir de là, le résultat normalisé de la mesure STI est calculé à l'aide d'une échelle de "notation 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.

 

Valeur de la STI Classification de la qualité selon la norme CEI 60268-16
0 ... 0.3 mauvais
0.3 ... 0.45 insuffisant
0.45 ... 0.6 acceptable
0.6 ... 0.75 bon
0.75 ... 1 excellent

Le résultat peut également être affiché sur une échelle commune d'intelligibilité (CIS), qui est calculée de la façon suivante: CIS = 1 + log(STI).

Défis

Les bruits externes et impulsifs présents lors d'une mesure de STI interfèrent avec le signal de test et donc en modifient le résultat. C'est pourquoi la mesure de STI devrait toujours se dérouler dans l'environnement le plus silencieux possible, c'est-à-dire en excluant les bruits des machines et des personnes, etc.

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

Comment se déroule une mesure STIPA?

Mesurer le bruit de fond caractéristique

Le niveau de bruit de fond est mesuré dans des conditions caractéristiques, 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, celle-ci doit être rejetée et répétée.

Mesure de STI

La mesure de STI elle-même a lieu idéalement lorsque le lieu 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 de STI la nuit, car cela perturberait les résidents à proximité. Dans de tels cas, la mesure de STI a lieu pendant la journée, c'est-à-dire dans l'environnement de fonctionnement normal, et aucune correction du résultat de STI avec un niveau de bruit de fond préalablement enregistré n'est nécessaire.

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

  1. Avec un câble audio dans le système de sonorisation d'adresse publique existant, par exemple en utilisant le générateur de signaux MR-PRO

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

  1. Acoustiquement à partir d'un haut-parleur dédié, par exemple la 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 humain normal). Cette solution est utilisée partout où les annonces sont généralement faites par un microphone, ou dans des endroits où le signal vocal n'est pas amplifié électro-acoustiquement, par exemple dans les salles de classe.

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

Enfin, les valeurs de STI doivent être prises en plusieurs points de mesure, à savoir là où les gens se trouvent habituellement. Les points de mesure doivent se trouver à une distance raisonnable les uns des autres afin d'obtenir un résultat représentatif. Une mesure STIPA individuelle prend 15 secondes par position. La moyenne des mesures est calculée pour obtenir un seul résultat pour l'ensemble de la pièce.

Examen des résultats

La plausibilité de chaque résultat individuel obtenu doit être vérifiée. Cela permet d'identifier les mesures non valables, par exemple à cause d'un bruit ambiant impulsif. Les erreurs suivantes peuvent se produire:

  • Rapports de modulation non valables dans les différentes bandes d'octave (mr1 ou mr2> 1,3)
  • Fluctuations des rapports de niveau ou conditions impulsives pendant la mesure (détectées en comparant la première moitié de la période de mesure avec la seconde)

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

Analyse des résultats

L'étape suivante consiste à comparer les résultats de STI mesurés avec le 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 remarque dans le paragraphe au-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 prédéfinies de données sur le bruit ambiant (par exemple selon la "Richtlinie des Österreichischen Bundesfeuerwehrverbandes", TRVB S 1458).

Remarque : les analyseurs acoustiques perfectionnés tels que le XL2 permettent d'appliquer chacune de ces trois méthodes et calculent et affichent automatiquement le résultat.

Moyenne

Diverses normes déterminent combien de fois chaque mesure doit être prise. 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, n'exige un minimum de trois mesures que si la première valeur STI est < 0,63.

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

Considération particulière

Dans les situations d'urgence, les annonceurs ont tendance à élever la voix et à parler plus fort. Ce comportement est appelé l'effet Lombard. Pour répondre à cette situation, l'intensité d'entrée du signal de test STI peut également être diffusée à un niveau 10 dB plus élevé. La TalkBox  permet cette application.

Documentation conforme aux normes

La dernière étape d'une analyse complète de l'intelligibilité de la parole est la création d'un rapport conforme à la norme. Ce rapport doit tenir compte de la norme en vigueur, par exemple:

  • AS 1670.4
  • CEN/TS 54-32:2015
  • DIN EN 50849:2017
  • IEC 60268-16
  • ISO 7240-19:2007
  • VDE V 0833-4-32:2016
  • VDE 0828-1:2017-11

Remarque : l'outil gratuit STI Reporting Tool de NTi Audio répond à cette exigence, en important les données de mesure XL2 et en fournissant un rapport conforme à la norme.

STIPA Reporting Tool

Comment améliorer l'intelligibilité de la parole

Système d'alarme vocal

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

Une disposition défavorable du système d'alarme vocal peut aussi contribuer à de mauvaises valeurs de STI. Un nombre insuffisant de haut-parleurs, par exemple, pourrait entraîner une augmentation du volume de chaque haut parleur, ce qui peut conduire à un champ sonore non homogène avec des "trous" dans certaines zones et "trop fort" dans d'autres. D'une manière générale, il est donc conseillé d'installer dans la pièce plutôt plus de haut-parleurs et de les répartir de manière homogène.

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. Comme 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 être détériorée. Cela peut se produire si l'endroit est insuffisamment protégé des sources de bruit environnantes.

Dans ce cas, il est généralement utile d'installer de meilleures fenêtres, des écrans antibruit ou des mesures similaires qui dissocient l'espace public de la source de bruit extérieure.