公共廣播系統(tǒng)的音質(zhì)評價

1、公共廣播系統(tǒng)的音質(zhì)評價一、概述公共廣播國家標準公共廣播系統(tǒng)工程技術規(guī)范，已于2008年7月通過建設部和信產(chǎn)部聯(lián)合審查，送批待頒布。該標準用三項指標規(guī)范公共廣播系統(tǒng)的音質(zhì)：擴聲系統(tǒng)語言傳輸指數(shù)STIPA語言可懂度的一種客觀評價指標；系統(tǒng)設備信噪比；傳輸頻率特性。具體指標見表1。摘要業(yè)務廣播背景廣播緊急廣播1級2級3級1級2級3級1級2級3級STIPA0.550.450.400.550.450.40系統(tǒng)設備信噪比70dB65dB70dB65dB70dB65dB傳輸頻率特性(室內(nèi)Hz)*1606.3k010dB2504k012dB2504k014dB1606.3k010dB2504k012dB表1

2、公共廣播系統(tǒng)工程音質(zhì)評價指標*僅屬摘要，詳見公共廣播系統(tǒng)工程技術規(guī)范本來，音質(zhì)評價是一個十分復雜的問題。由人發(fā)出來的聲音、由樂器發(fā)出來的聲音、由電聲設備重放出來的聲音，都可以對其音質(zhì)進行描述，但都很難作出是“好”或是“壞”的簡單定評。事實上，對于同一個聲音，不同的人聽起來，其評價是不同的；即使是同一個人，在不同的時間、不同的場合、不同的心境下，其評價也會是不同的。但對于電聲系統(tǒng)的重放聲（不包括電子樂器的原發(fā)聲），如果把其音質(zhì)的好壞對應于“保真度”的高低，則應能在一定程度上予以定評。另外，對電聲工程系統(tǒng)的音質(zhì)評價同對電聲器件的音質(zhì)評價是有差別的。本文針對前者，是指對作為一項擴聲工程的電聲系統(tǒng)的音

3、質(zhì)評價。對于電聲系統(tǒng)的音質(zhì)評價，有兩種評價方法：主觀評價和客觀評價。一般認為，它們各自都是不充分的，正確的評價需要主觀評價和客觀評價互補。但是，到目前為止，各種主觀音質(zhì)評價方法都還不十分便于工程應用；而且主觀評價的結果，可能會同客觀指標有不同程度的矛盾。也許正是由于這個原因，現(xiàn)行的有關音響工程的國家標準和行業(yè)標準，都沒有直接對系統(tǒng)的音質(zhì)作出簡明的規(guī)范。通常的做法是用一系列客觀指標來映射系統(tǒng)的音質(zhì)，這些指標包括“混響時間”、“聲能比”、“傳輸頻率特性”、“信噪比”、“非線性失真”、“聲壓級的動態(tài)范圍（最大聲壓級）”等等。毫無疑問，“音質(zhì)”是所有電聲工程所追求的重要目標，因此最好用一種既易于工程操

4、作又不容易產(chǎn)生歧義的辦法予以規(guī)范。對于公共廣播系統(tǒng)工程，音質(zhì)評價問題可能比廳堂以及影劇院音響工程簡單，因為前者主要是語言擴聲而后者更重要的是音樂擴聲，所以公共廣播系統(tǒng)工程的音質(zhì)評價，可以把重點放在對“語言可懂度”（ 或“語言清晰度”）的評價上。為此公共廣播系統(tǒng)工程技術規(guī)范首次引入了“語言可懂度”的客觀指標，作為其音質(zhì)評價的主干。二、有關語言可懂度的評價標準有關語言可懂度的評價，有現(xiàn)成的國家標準和行業(yè)標準，也有IEC標準。例如，屬于主觀評價的有聲學 語言清晰度測試方法GB/T 15508-1995和通信設備漢語清晰度測試方法SJ2467-84；屬于客觀評價的有Objective rating o

5、f speech intelligibility by speech transmission indexIEC60268-16 (簡稱STI法)，以及前文述及的一些客觀指標的集合。用于主觀評價的GB/T 15508-1995和SJ2467-84，其方法是相似的。首先在規(guī)定的音節(jié)表（或發(fā)音字表）中，按規(guī)定數(shù)隨機選擇若干組音節(jié)（或發(fā)音字），由經(jīng)過訓練的發(fā)音人按規(guī)定的方式進行朗讀，同時讓若干經(jīng)過訓練的聽音人，在現(xiàn)場聽辨并作記錄，然后對正確聽辨數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，從而得出被測系統(tǒng)的語言清晰度。音節(jié)表（或發(fā)音字表）中的每組音節(jié)（或發(fā)音字），大體上由幾個聲母不同而韻母相同的字組成，以便暴露被測系統(tǒng)的語言傳輸缺

6、陷。顯然，發(fā)音人和聽音人（即測試隊伍）的素質(zhì)和訓練程度，對測試結果會有重大影響。這是妨礙工程應用的主要原因。用于客觀評價的STI法，是一種先進的方法。該法通過測量語言在傳輸過程中調(diào)制度的變化，來考量系統(tǒng)的語言可懂度。STI法認為，連續(xù)的語言信號是由一系列被稱為“音位phoneme”的語音碎片組成；而“音位”又可以認為是一個窄帶噪聲被發(fā)音器官的極低頻運動所調(diào)制而形成（調(diào)制頻率在0.212.5Hz之間）。因而，每一個音位都有自己的包絡函數(shù)，語言所傳遞的信息就包含在該包絡函數(shù)之中。語言在傳輸過程中，混響、失真、噪聲等因素都會導致音位的包絡函數(shù)發(fā)生變化，從而導致語言可懂度惡化。這種變化可用語言傳輸指數(shù)

7、STI（speech transmission index）來界定，測出STI即可確定經(jīng)過系統(tǒng)傳輸?shù)恼Z言的可懂度。STI的取值由0.001.00，其值越大，表示語言可懂度越高，IEC推薦的評價尺度見表2。STI法的測量信號是一個14×7矩陣，操作相當費時。為便于工程操作，由STI法派生出三種簡縮版：STITEL(STI for telecommunication systems)適用于長途通信； RASTI(room acoustics STI)適用于不用電聲設備的、僅由房間聲學特性決定的可懂度測量；STIPA(STI for pubblic address systems)適用于擴

8、聲系統(tǒng)。至于“混響時間”、“聲能比”、“傳輸頻率特性”、“信噪比”、“非線性失真”、“聲壓級的動態(tài)范圍”等等客觀指標，它們各自都不能獨立地表征語言可懂度，但其集合可以在一定程度上為系統(tǒng)的語言可懂度提供參考。三、公共廣播系統(tǒng)工程技術規(guī)范的主張及其理由公共廣播系統(tǒng)工程技術規(guī)范編制組，曾經(jīng)準備用主觀評價和客觀評價相結合的辦法來考量系統(tǒng)的語言可懂度。但是，考慮到：主觀評價難于操作；目前，還沒有公認的、有權威的、市場化的主觀評價機構。當發(fā)生爭議時，甲方組織的測試隊伍同乙方組織的測試隊伍評價結果可能有所不同；主觀評價與客觀評價的結果可能不同，極有可能產(chǎn)生兩種評價的等級差異，從而引起歧義；盡管客觀評價不是完

9、全“充分”的，但只要儀器和作為第三方的測試單位是有權威的，一旦予以界定，則不容易引起爭議；有現(xiàn)成的、先進的、有權威的、易于工程操作的客觀評價方法可用。因此，最后決定用STIPA法對公共廣播系統(tǒng)的語言可懂度進行客觀評價。STIPA法在國內(nèi)應用還不十分普遍。為此，公共廣播系統(tǒng)工程技術規(guī)范編制組針對STIPA法進行了一系列實驗，并同主觀評價結果進行了對比，部分實驗數(shù)據(jù)見表3。表3 針對STIPA法的部分實驗數(shù)據(jù)測試地點漢語清晰度主觀評價W*STIPA備注女男女男深圳華僑城賓館8284揚聲器的頻響相當好迪士普展廳0.600.85混響時間約1.2s 迪士普廠區(qū)室外通道0.500.75樓距約12m迪士普廠

10、區(qū)飯?zhí)?.28混響時間約6.0s用戶反映很難聽清迪士普消聲室0.97廣州大學階梯教室84870.500.58播放錄音廣州大學餐廳78700.440.47播放錄音廣州大學車庫77650.43/0.60播放錄音北京傳媒大學教室0.760.692間0.560.634間0.400.4114間0.340.311間廣州大學頻響實驗8490帶通1258kHz 廣州大學頻響實驗7086高切4kHz廣州大學頻響實驗7889低切500Hz廣州海珠客運站97測試隊伍很年輕*按SJ2467-84執(zhí)行由表3的數(shù)據(jù)可見，STIPA同主觀評價以及一些重要的客觀指標有很好的相關性。我們認為這是最重要的，這一點，堅定了編制組采用該法的決心。表3還表明，對于我國公共廣播系統(tǒng)來說，大體上STIPA值大于0.35 即可以接受；STIPA值大于0.45即可認為屬中等水平；STIPA值大于0.55即屬相當不錯。這同IEC推薦的尺度略有差異，這或者是由單音節(jié)的漢語同多音節(jié)的拉丁語的差異做成的?？紤]到荷蘭交通部對用于隧道類空間的公共廣播系統(tǒng)的語言清晰度的規(guī)定僅為STI大于0.35，所以我們最后確定了表1的指標。表1還給出了信噪比和傳輸頻率特性兩項指標作為補充。因為