CN102148033B - 一种语言传输***清晰度测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种语言传输***清晰度测试方法,其在待测位置采用传声器接收经被测语言传输***传输的测试信号,传声器将接收到的测试信号传输给信号处理单元,信号处理单元通过计算250Hz至4000Hz倍频带的调制传递函数MTF,根据调制传递函数MTF计算语言传输指数STI值,根据语言传输指数STI值判断语言传输***的清晰度。本发明只对对汉语语言清晰度贡献较大的5个倍频带(250~4000Hz)进行计权,以保证对汉语语言传输***的汉语语言清晰度评价的准确性,提高了测试速度。
Description
技术领域
本发明涉及通信、语音警报***等领域,具体是指一种语言通信传输***中语言清晰度的测试方法。
背景技术
对于语言传输***语言清晰与否,一般采用IEC 60268-16(2003)标准测量其传输通道的语言传输指数(STI)值,如我国国家标准GB/T 16851-1997对应急声***规定为STI大于或等于0.65。测量公共广播***的STI一直非常耗时。一个完整的测量,需要得到并分析98组调制传递函数(MTF)。对于公共广播***,为了节省测量时间,IEC 60268-16(2003)采用STIPA进行客观评价。但是,STI-PA的测量对背景噪声的要求很高,背景噪声中不能含脉冲特征,其测试***不能引入较强的非线性失真。而且语音警报***的STI-PA量测应该在紧急情况下测量(相同的声压级并且***所有部分都被激活)。
发明内容
为了克服现有技术存在的上述不足,本发明一种语言传输***清晰度测试方法,具体技术方案如下。
一种语言传输***清晰度测试方法,其在待测位置采用传声器接收经被测语言传输***传输的测试信号,传声器将接收到的测试信号传输给信号处理单元,信号处理单元通过计算250Hz至4000Hz倍频带的调制传递函数MTF,根据调制传递函数MTF计算语言传输指数STI值,根据语言传输指数STI值判断语言传输***的清晰度。
上述的测试方法中,所述测试信号为包络调制信号,所述信号处理单元对接收到的包络调制信号通过倍频带滤波、包络检测、低通滤波后再进行所述计算。
上述的测试方法中,所述处理单元计算250Hz至4000Hz五个倍频带的调制传输函数,再根据调制传递函数MTF计算语言传输指数STI值。
上述的测试方法中,测试信号的载波为以250、500、1000、2000、4000Hz为中心的倍频程窄带噪声;各窄带噪声之间留有隔离带,测试信号的包络调制信号为极低频的简谐波,频率从0.63Hz到12.5Hz,每1/3oct取1个;其频率分别为0.63Hz、0.8Hz、1.0Hz、1.25Hz、1.6Hz、2.0Hz、2.5Hz、3.15Hz、4.0Hz、5.0Hz、6.3Hz、8.0Hz、10.0Hz、12.5Hz,共14个调制频率
上述的测试方法中,信号处理单元进行所述计算包括:
求出250~4000Hz频率范围内倍频程间隔的5条MTF曲线,每条曲线用1/3倍频带在0.63-12.5Hz调制频率范围内进行频谱分析;由测量获得的5×14个数据的mk,f矩阵可分别转换为70个表观信噪比SNRk,f数值,k为倍频带、f为调制频率,
然后把表观信噪比SNRk,f限制在±15dB范围内求传输指数TIk,f,并使0≤TIk,f≤1,
由同一倍频带的传输指数TIk,f平均以获得调制传输指数MTIk:
计算语言传输指数STI:
ωn如表1所示。
上述的测试方法中,还可以采用MLS(最大长度序列)信号或扫频信号测量测试所述传输通道的脉冲响应,然后应用公式(5)根据脉冲响应和测试时的信噪比计算5×14个数据的mk,f矩阵,根据公式(1)~(4)计算出STI值,
上述的测试方法中,采用声学软件(如Dirac,Winmls等)测量房间脉冲响应,并应用软件计算得到250~4000Hz倍频带的MTIk值,然后根据(4)式计算STI值。
与现有技术相比,本发明具有如下优点和技术效果:本发明采用汉语语言清晰度指数的计权值(GBT 15485-1995)计算汉语语言传输***的STI值评价其语言清晰度,它只对对汉语语言清晰度贡献较大的5个倍频带(250~4000Hz)进行计权,以保证对汉语语言传输***的汉语语言清晰度评价的准确性,提高了测试速度。
附图说明
图1为测试***框图。
图2为STI测量原理框图。
图3为测量MTF框图。
图4为经包络调制后的测试信号图。
图5为测量得到的脉冲响应图。
图6为种不同计权方法得到的STI值之间的关系图。
图7a~图7c分别为采用IEC60268-16(1988)标准、IEC60268-16(2003)标准和本发明方法的3种不同计权方法得到的STI值与主观汉语言清晰度得分之间的拟合关系图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施作进一步说明,但本发明的实施和保护范围不限于此。
如图1,与测量STI有关的音频测试信号(调制信号或随机信号)通过扬声器重放,经被测语言传输***传输后在待测位置采用接收单元(传声器)接收的测试信号,然后通过信号处理单元(可以采用DSP芯片实现)计算250~4000Hz倍频带的调制传输函数MTF,根据MTF计算STI值。实现框图如图2所示。
测试方法详细步骤如下:
1.测量***应按图2进行配置,其中测试声源与广播传声器的距离为0.5m。
2.测量信号的载波为以250、500、1000、2000、4000Hz为中心的倍频程窄带噪声,其强度同语声谱相当;各窄带噪声之间留出隔离带,其包络调制信号为极低频的简谐波,其频率从0.63Hz到12.5Hz,每1/3oct选取1个调制频率,共14个。
3.求出250~4000Hz频率范围内倍频程间隔的5条MTF曲线。测量MTF的框图如图3所示。每条曲线用1/3倍频带在0.63-12.5Hz调制频率范围内进行频谱分析。由测量获得的5×14个数据的mk,f矩阵可分别转换为70个表观信噪比SNRk,f(k为倍频带、f为调制频率)数值。
4.然后把表观信噪比SNRk,f限制在±15dB范围内求传输指数TIk,f,并使0≤TIk,f≤1。
5.由同一倍频带的传输指数TIk,f平均以获得调制传输指数MTIk:
6.计算语言传输指数STI:
ωn值如表1所示。
表1不同STI计算方法计权值ωn
7.该测试***亦可采用MLS信号或扫频信号测量测试传输通道的脉冲响应,然后应用公式(5)根据脉冲响应和测试时的信噪比计算5×14个数据的mk,f矩阵,根据公式(1)~(4)计算出STI值。该过程可采用现有商业声学测量软件如Dirac、Winmls 2004等测量得到250~4000Hz倍频带的MTIk值,然后根据(4)式计算STI值。
测量实例:测量某场馆公共广播***在某接收位置的语言清晰度。
方法1:将长时语谱信号经包络调制(图4所示)后,通过公共广播***播放,在待测位置采用传声器接收包络调制信号,信号处理单元对信号进行倍频带滤波、包络检测、低通滤波后计算出5×14个数据的mk,f矩阵,根据公式(1)~(4)计算出STI值。
方法2:采用声学测量软件Dirac测量从公共广播***到接受位置的脉冲响应如图5所示(如用指数扫频测量方法),并测量接收位置的各倍频带(250~4000Hz)的信号与噪声电平,由Dirac软件计算出5×14个mk,f(表2),根据公式(1)~(4)计算出STI的值。
表2mk,f、MTI、STI
本发明通过在无混响和有混响条件下,对全频带汉语语言信号进行滤波,得到具有不同频率范围的语言清晰度测试信号,通过主观汉语语言清晰度评价,得到具有不同频率范围的汉语语言信号的语言清晰度得分,实验结果表明:为了达到较好的汉语语言清晰度,所需汉语语言信号的最低频率范围为300-6000Hz。本实施方式通过采用对汉语语言清晰度贡献较大的5个倍频带(250~4000Hz)进行计权得到的STI值与采用I EC标准计算得到的STI值之间具有很高的相关性(见图6),相关系数R=0.958。图7a~图7c为3种不同计权方法得到的STI值与主观汉语言清晰度得分之间的拟合关系,表1为对应的计权值、相关系数R和标准偏差。由此可以看出,IEC60268-16(2003)中采用的计权和本申请采用的计权方法得到的STI值均能较好预测和评价汉语语言清晰度。但是,采用IEC60268-16(2003)标准需要测量7个倍频带的调制传输指数从而得到STI值,而本发明只需测量5个倍频带的调制传输指数即可得到STI,这样可节约测量时间。
Claims (7)
1.一种语言传输***清晰度测试方法,其特征是在待测位置采用传声器接收经被测语言传输***传输的测试信号,传声器将接收到的测试信号传输给信号处理单元,信号处理单元通过计算250Hz至4000Hz倍频带的调制传递函数MTF,根据调制传递函数MTF计算语言传输指数STI值,根据语言传输指数STI值评价语言传输***的清晰度。
2.根据权利要求1所述的测试方法,其特征在于所述测试信号为包络调制信号,所述信号处理单元对接收到的包络调制信号通过倍频带滤波、包络检测、低通滤波后再进行所述计算。
3.根据权利要求1所述的测试方法,其特征在于所述信号处理单元计算250Hz至4000Hz五个倍频带的调制传输函数,再根据调制传递函数MTF计算语言传输指数STI值。
4.根据权利要求3所述的测试方法,其特征在于测试信号的载波为以250、500、1000、2000、4000Hz为中心的倍频程窄带噪声;各窄带噪声之间留有隔离带,测试信号的包络调制信号为极低频的简谐波,其频率分别为0.63Hz、0.8Hz、1.0Hz、1.25Hz、1.6Hz、2.0Hz、2.5Hz、3.15Hz、4.0Hz、5.0Hz、6.3Hz、8.0Hz、10.0Hz、12.5Hz,共14个调制频率。
5.根据权利要求4所述的测试方法,其特征在于信号处理单元进行所述计算包括:
求出250~4000Hz频率范围内倍频程间隔的5条MTF曲线,每条曲线用1/3倍频带在0.63-12.5Hz调制频率范围内进行频谱分析;由测量获得的5×14个数据的mk,f矩阵可分别转换为70个表观信噪比SNRk,f数值,k为倍频带、f为调制频率,
然后把表观信噪比SNRk,f限制在±15dB范围内求传输指数TIk,f,并使0≤TIk,f≤1,
由同一倍频带的传输指数TIk,f平均以获得调制传输指数MTIk:
计算语言传输指数STI:
6.根据权利要求5所述的测试方法,其特征在于采用最大长度序列信号或扫频信号测量测试语言传输***的传输通道的脉冲响应,然后应用公式(5)根据脉冲响应p(t)和测试时的信噪比S/N计算5×14个数据的mk,f矩阵m(f),根据公式(1)~(4)计算出STI值,
7.根据权利要求6所述的测试方法,其特征在于采用声学软件测量房间脉冲响应,并应用软件计算得到250~4000Hz倍频带的MTIk值,然后根据(4)式计算STI值。
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