Inteligibilidade de Fala STI

A inteligibilidade de um anúncio de emergência em uma área pública pode ser crucial para o público presente. Isso se aplica em particular a estações de trem e aeroportos, congressos e shopping centers, estádios, salas de aula e auditórios, etc.

Para garantir uma boa inteligibilidade da fala, é necessário um processo de medição objetivo que obtenha resultados relevantes e reproduzíveis. Medir o índice de transmissão de fala (STI) é esse processo.

Como medimos a inteligibilidade de fala STI?

Ao analisar a fala acusticamente, descobrimos que os sons vocais humanos têm duas características:

  1. eles estão na faixa de freqüência de aprox. 100 Hz a 10 kHz
  2. a intensidade dos sons modula lentamente (entre 0,63 e 12,5 Hz)

Essas modulações do sinal sonoro gerado por uma pessoa que fala são uma parte importante da transmissão de informações em um idioma. Se eles são parcialmente perdidos durante a transmissão, a inteligibilidade da fala sofre.

Espectro de Fala a Longo Prazo

Uma medição de STI examina o quão boas as modulações são preservadas e apresenta o resultado usando uma Função de Transferência de Modulação (MTF). As medições de MTF de bandas individuais de oitava indicam quão bem as modulações foram preservadas em cada uma das diferentes bandas de frequência, pelo que as relações de modulação "mr" são testadas em cada banda de oitava. A medição envolve enviar, receber e analisar um sinal de fala sintético. O sinal de teste em si é baseado no ruído rosa, modulado em sete bandas de oitava com 14 frequências diferentes. Resultado de 98 combinações.

Exemplos do sinal da banda de oitava de 1 kHz com algumas modulações

  • play b1k_no.wav – Banda de 1 kHz sem modulação
  • play b1k_f1m1.wav – Banda de 1 kHz com modulação a 2 Hz, m=1
  • play b1k_f2m1.wav – Banda de 1 kHz com modulação a 10 Hz, m=1
  • play b1k_f1f2.wav – Banda de 1 kHz com modulação a 2 Hz a 10 Hz, m=0.55

Medir todas as 98 combinações, conhecido como o método STI completo, é bastante complexo e difícil de implementar em um dispositivo portátil. No entanto, esse método é a solução mais detalhada para medir a inteligibilidade da fala e é usado sempre que abordagens alternativas falham em fornecer resultados confiáveis ​​devido a condições ambientais adversas.

Na prática, o método de medição do Índice de Transmissão de Fala para Endereço Público (STIPA) é usado principalmente. Ele mede 14 das combinações e foi desenvolvido especialmente para dispositivos portáteis.

Supondo que não haja ruído ambiente alto e impulsivo e que não haja distorções não-lineares fortes, o método STIPA fornece resultados de medição em um intervalo de 15 segundos e com uma precisão comparável ao uso do "full".

Se houver ruído ambiente impulsivo durante os tempos normais de operação, a medição é tipicamente realizada em um momento mais favorável, por exemplo à noite.

Na posição de medição, o dispositivo de medição determina a resposta de frequência e a extensão em que as modulações transmitidas foram alteradas. A partir disso, o resultado padronizado de STI é calculado usando uma “classificação de qualidade”. Um valor de STI = 1 significa inteligibilidade perfeita, enquanto STI = 0 significa que o conteúdo da informação foi completamente perdido.

 

Valor STI Classificação de qualidade de acordo com IEC 60268-16
0 ... 0.3 péssimo
0.3 ... 0.45 ruim
0.45 ... 0.6 razoável
0.6 ... 0.75 bom
0.75 ... 1 excelente

 

Como alternativa, o resultado também pode ser exibido em uma Common Intelligibility Scale (CIS), calculada como: CIS = 1 + log(STI).

Desafios

 

Ruídos impulsivos externos presentes durante uma medição de STI interferem no sinal de teste e, portanto, alteram o resultado. Portanto, a medição STI deve sempre ocorrer no ambiente mais silencioso possível, ou seja, excluindo ruídos de máquinas e pessoas, etc.

 

Se o ruído for parte integrante do ambiente, ele alterará o valor da STI. Portanto, deve ser medido separadamente e incluído no cálculo final do resultado de STI.

Como é feita uma medição STIPA?

Meça o ruído de fundo típico

O nível de ruído de fundo é medido sob condições típicas, isto é, na presença de uma multidão. O LAeq é gravado por 30 segundos (ou mais) e salvo na resolução de oitava. Se ocorrer um ruído alto e incomum durante esta medição, a medição deverá ser rejeitada e repetida.

Medição STI

A própria medição de STI ocorre idealmente quando o local está vazio, por exemplo à noite.

Nota: em determinados locais, por exemplo uma estação de trem menor no meio de uma área residencial - talvez não seja possível realizar medições de STI à noite, pois isso perturbaria os moradores próximos. Nesses casos, a medição da STI ocorre durante o dia, ou seja, no ambiente operacional normal, e nenhuma correção do resultado da STI com um nível de ruído de fundo gravado anteriormente é necessária.

O sinal de teste STI pode ser reproduzido de duas maneiras:

  1. Injetando o sinal eletricamente no sistema PA existente, usando o gerador MR-PRO como fonte de sinal

(Nota: CD ou MP3 players são menos adequados porque apresentam flutuações na taxa de amostragem ou podem alterar o sinal de teste através da compressão, o que afeta negativamente o resultado da medição).

  1. Acusticamente de um alto-falante dedicado, por exemplo a NTi Audio TalkBox, que reproduz o sinal de teste com um nível de som calibrado de 60 dB a uma distância de 1 m (o nível normal de fala humana). Essa solução é usada sempre que os anúncios geralmente são feitos por meio de um microfone ou em locais onde o sinal de fala não é amplificado eletroacusticamente, por exemplo nas salas de aula.

Se um sistema de PA for usado para anúncios, o próximo passo é ajustar o volume na área pública. Isso deve ser medido pelo menos a 6 dB, mas melhor 10 a 18 dB acima do nível normal de ruído de fundo. Note-se que, se o nível do anúncio for muito alto (acima de 80 dB), a inteligibilidade da fala provavelmente diminuirá.

Finalmente, os valores de STI devem ser tomados em várias posições de medição; ou seja, onde quer que as pessoas estejam geralmente localizadas. Os pontos de medição devem estar a uma distância razoável um do outro para obter um resultado representativo. Uma medição individual de STIPA leva 15 segundos. A média das medições é de um único resultado para toda a sala.

Examinando os resultados

A plausibilidade de cada resultado individual obtido deve ser verificada. Isso identifica medições inválidas, por exemplo devido a ruído ambiente impulsivo. Os seguintes erros podem ocorrer:

  • Razões de modulação inválidas nas bandas de oitava individuais (mr1 ou mr2 > 1,3)
  • Relações de nível flutuantes ou condições impulsivas durante a medição (detectadas pela comparação da primeira metade do período de medição com a segunda)

Nota: analisadores acústicos avançados, como o XL2, executam essa análise e exibem o resultado automaticamente.

Analisando os resultados

O próximo passo é compensar os resultados de STI medidos em relação ao espectro do ruído de fundo usual. Existem três métodos disponíveis para este procedimento:

  1. Medição direta da STI de inteligibilidade de fala em um ambiente operacional normal, ou seja, na presença de uma multidão (consulte a observação na seção acima “Medição STI”).
  2. Meça separadamente o ruído ambiente típico e adicione-o ao valor STI medido.
  3. Adicione manualmente um conjunto adequado de valores de dados de ruído ambiente predefinidos (por exemplo, de acordo.

Nota: analisadores acústicos avançados como o XL2 suportam cada um desses três métodos e calculam e exibem automaticamente o resultado.

Média

Vários padrões determinam quantas vezes cada medição deve ser tomada. A norma IEC 60268-16, por exemplo, recomenda a média de pelo menos três valores medidos em cada ponto de medição, na presença de ruído de fundo. O desvio entre dois desses três resultados não deve ser maior que 0,03 STI. O padrão alemão VDE 0833-4, por outro lado, requer um mínimo de três medições somente se o primeiro valor de STI for < 0.63.

Nota: analisadores acústicos avançados, como o XL2, podem executar independentemente esse cálculo e exibir os resultados.

Considerações Especiais

Em emergências, os anunciantes tendem a levantar a voz e falar mais alto. Esse comportamento é chamado de efeito Lombard. Para cobrir essa situação, a entrada acústica do sinal de teste STI também pode ser reproduzida em um nível 10 dB maior. O TalkBox suporta este aplicativo.

Documentação de acordo com as normas

A última etapa de uma análise completa da inteligibilidade da fala é a criação de um relatório compatível com os padrões. Este relatório deve levar em consideração o padrão aplicável, por exemplo

  • 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

Nota: a ferramenta de relatório STI gratuita da NTi Audio atende a esse requisito, importando os dados de medição XL2 e fornecendo um relatório compatível com os padrões

STIPA Reporting Tool

Como melhorar a inteligibilidade da fala

Sistema de alarme por voz

Deficiências no sistema de alarme por voz causando distorção, por exemplo componentes defeituosos ou alto-falantes com bobina queimada ou fios quebrados, podem levar à falta de inteligibilidade da fala. A identificação desses erros requer um gerador de sinal e um dispositivo de medição adequados para os testes elétricos e acústicos necessários. O MR-PRO e o XL2 são ideais para isso.

Além disso, um arranjo desfavorável do sistema de alarme por voz pode contribuir para valores baixos de STI. Alto-falantes em quantidade inadequada, por exemplo, podem levar a um campo sonoro não homogêneo com "furos", o que pode significar que os alto-falantes devem ser operados correspondentemente mais altos em certas áreas e 'muito alto' em outras áreas. De um modo geral, é aconselhável instalar alto-falantes distribuídos de maneira uniforme na sala.

Acústica da sala

As características acústicas do local têm uma influência importante na inteligibilidade da fala. O principal fator aqui é se o som direto para o ouvinte é suficientemente dominante sobre quaisquer reflexões tardias sonoras que possam ocorrer. Enquanto esse for o caso, nenhuma outra medida poderá ser necessária. Muita reverberação pode prejudicar a inteligibilidade do discurso. Como contramedida, recomendamos a instalação de objetos que absorvem o som, como cortinas, tapetes, móveis estofados ou painéis acústicos especiais.

Barulho de fundo

Se houver muito ruído ambiental, a inteligibilidade da fala pode se deteriorar. Isso pode acontecer se o local não estiver suficientemente protegido contra fontes de ruído próximas.

Nesses casos, geralmente ajuda a instalar janelas melhores, barreiras acústicas ou medidas similares que separam a área pública da fonte externa de ruídos.