Índice de transmissão de fala - Speech transmission index

O Índice de Transmissão de Fala (STI) é uma medida da qualidade da transmissão da fala. A medição absoluta da inteligibilidade da fala é uma ciência complexa. O STI mede algumas características físicas de um canal de transmissão (uma sala, equipamento eletroacústico, linha telefônica etc.) e expressa a capacidade do canal de transmitir as características de um sinal de fala. O STI é um preditor de medição objetivo bem estabelecido de como as características do canal de transmissão afetam a inteligibilidade da fala.

A influência que um canal de transmissão tem na inteligibilidade da fala depende de:

• o nível da fala
• resposta de frequência do canal
• distorções não lineares
• nível de ruído de fundo
• qualidade do equipamento de reprodução de som
• ecos ( reflexos com atraso> 100ms)
• o tempo de reverberação
• efeitos psicoacústicos (efeitos de mascaramento)

História

O STI foi introduzido por Tammo Houtgast e Herman Steeneken em 1971 e foi aceito pela Acoustical Society of America em 1980. Steeneken e Houtgast decidiram desenvolver o Índice de Transmissão de Fala porque foram incumbidos de realizar uma série muito longa de medições de inteligibilidade de fala enfadonha para as Forças Armadas da Holanda. Em vez disso, eles passaram o tempo desenvolvendo um método objetivo muito mais rápido (que na verdade foi o predecessor do STI).

Houtgast e Steeneken desenvolveram o Índice de Transmissão de Fala enquanto trabalhavam na Organização Holandesa de Pesquisa Científica Aplicada TNO. Sua equipe na TNO continuou apoiando e desenvolvendo o STI, aprimorando o modelo e desenvolvendo hardware e software para medição do STI, até 2010. Naquele ano, o grupo de pesquisa do TNO responsável pelo STI se separou do TNO e continuou seu trabalho como uma empresa privada empresa própria chamada Embedded Acoustics. A Embedded Acoustics agora continua apoiando o desenvolvimento do STI, com Herman Steeneken (agora formalmente aposentado da TNO) ainda atuando como consultor sênior.

Nos primeiros anos (até aproximadamente 1985), o uso do STI foi amplamente limitado a uma comunidade internacional relativamente pequena de pesquisadores da fala. A introdução do RASTI (" R oom A coustics STI") tornou o método STI disponível para uma população maior de engenheiros e consultores, especialmente quando Bruel & Kjaer introduziram seu dispositivo de medição RASTI (que era baseado no sistema RASTI desenvolvido por Steeneken e Houtgast no TNO). O RASTI foi projetado para ser muito mais rápido do que o STI original ("cheio"), levando menos de 30 segundos em vez de 15 minutos para um ponto de medição. No entanto, RASTI foi planejado (como o nome diz) apenas para acústica de ambiente pura, não eletroacústica. A aplicação do RASTI em cadeias de transmissão com componentes eletroacústicos (como alto-falantes e microfones) tornou-se bastante comum e gerou reclamações sobre resultados imprecisos. O uso do RASTI foi até especificado por alguns padrões de aplicação (como a especificação CAA 15 para sistemas de PA de cabine de aeronaves) para aplicações com eletroacústica, simplesmente porque era o único método viável na época. As inadequações do RASTI às vezes eram simplesmente aceitas por falta de alternativa melhor. A TNO produzia e vendia instrumentos para medição de STI completo e vários outros derivados de STI, mas esses dispositivos eram relativamente caros, grandes e pesados.

Por volta do ano 2000, a necessidade de uma alternativa ao RASTI que também pudesse ser aplicada com segurança aos sistemas de endereços públicos (PA) tornou-se totalmente aparente. No TNO, Jan Verhave e Herman Steeneken começou a trabalhar em um novo método STI, que mais tarde se tornaria conhecido como STIPA ( STI para P ÚBLICAS A sistemas ddress). O primeiro dispositivo a incluir medições STIPA disponíveis para venda ao público em geral foi feito pela Gold-Line. Atualmente, os instrumentos de medição STIPA estão disponíveis de vários fabricantes.

RASTI foi padronizado internacionalmente em 1988, em IEC-60268-16. Desde então, IEC-60268-16 foi revisado três vezes, as últimas revisões (revisão 4) aparecendo em 2011. Cada revisão incluiu atualizações da metodologia STI que se tornou aceita na comunidade de pesquisa STI ao longo do tempo, como a inclusão de redundância entre bandas de oitava adjacentes (rev.2), mascaramento auditivo dependente do nível (rev.3) e vários métodos para aplicar o STI a populações específicas, como não nativos e deficientes auditivos (rev.4). Uma equipe de manutenção IEC está trabalhando atualmente na rotação 5

RASTI foi declarado obsoleto pelo IEC em junho de 2011, com o aparecimento do rev. 4 da IEC-602682-16. No momento, esse derivado STI simplificado ainda era estipulado como um método padrão em alguns setores. O STIPA agora é visto como o sucessor do RASTI para quase todos os aplicativos.

Escala

STI é uma medida de representação numérica das características do canal de comunicação cujo valor varia de 0 = ruim a 1 = excelente. Nesta escala, um STI de pelo menos 0,5 é desejável para a maioria das aplicações.

Barnett (1995, 1999) propôs o uso de uma escala de referência, o C ommon I ntelligibility S cale ( CIS ), baseado em uma relação matemática com STI (CIS = 1 + log (STI)).

A inteligibilidade de fala pode ser expressa por um único valor numérico. Duas escalas são mais comumente usadas: STI e CIS

O STI prevê a probabilidade de sílabas, palavras e frases serem compreendidas. Por exemplo, para falantes nativos, essa probabilidade é dada por:

Se estiverem envolvidos falantes não nativos, pessoas com distúrbios da fala ou deficientes auditivos, existem outras probabilidades.

É interessante, mas não surpreendente, que a previsão de DST seja independente do idioma falado - não é surpreendente, já que a capacidade do canal de transportar padrões de fala física é medida.

Outro método é definido para calcular uma medida física que está altamente correlacionada com a inteligibilidade da fala avaliada por testes de percepção da fala em um grupo de falantes e ouvintes. Esta medida é chamada de S Peech I ntelligibility I NDEX, ou SII .

Bandas de qualificação nominal para STI

A norma IEC 60268-16 ed4 2011 define uma escala de qualificação a fim de fornecer flexibilidade para diferentes aplicações. Os valores desta escala alfa vão de "U" a "A +".

Bandas de qualificação nominal para STI

Exemplos de faixas de qualificação STI e aplicações típicas

Padrões

O STI ganhou aceitação internacional como o quantificador da influência do canal na inteligibilidade da fala. A classificação objetiva da Comissão Eletrotécnica Internacional de inteligibilidade de fala por índice de transmissão de fala, preparada pelo Comitê Técnico TC 100 , define o padrão internacional.

Além disso, os seguintes padrões têm, como parte dos requisitos a serem cumpridos, o teste integrado do STI e a realização de um índice mínimo de transmissão de voz:

• Padrão da Organização Internacional de Padronização (ISO) para alto-falantes de sistema de som em sistemas de detecção e alarme de incêndio
• Código de alarme da National Fire Protection Association
• British Standards Institution Sistemas de detecção e alarme de incêndio para edifícios
• Instituto Alemão de Padronização de Sistemas de Som para Fins de Emergência

STIPA

STIPA ( S Peech T ransmission eu NDEX para P ÚBLICAS Um ddress Systems) é uma versão do STI usando um método simplificado e sinal de teste. Dentro do sinal STIPA, cada banda de oitava é modulada simultaneamente com duas frequências de modulação. As frequências de modulação são distribuídas entre as bandas de oitava de forma equilibrada, tornando possível obter uma medição STI confiável com base em uma matriz de Função de Transferência de Modulação esparsamente amostrada. Embora inicialmente projetado para sistemas de endereços públicos (e instalações semelhantes, como Sistemas de Evacuação de Voz e Sistemas de Notificação em Massa), o STIPA também pode ser usado para uma variedade de outras aplicações. A única situação em que RASTI é atualmente considerado inferior ao STI completo é na presença de ecos fortes.

Uma única medição STIPA geralmente leva entre 15 e 25 segundos, combinando a velocidade do RASTI com (quase) o amplo escopo de aplicabilidade e confiabilidade do STI completo.

Uma vez que o STIPA se tornou amplamente disponível e devido ao fato de que o RASTI tem várias desvantagens e nenhum benefício em relação ao STIPA, o RASTI é agora considerado obsoleto.

	"Sinal de teste STIPA" Uma amostra de um sinal de teste STIPA da NTi Audio (2011)
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Embora o sinal de teste STIPA não se assemelhe à fala ao ouvido humano, em termos de conteúdo de frequência, bem como flutuações de intensidade, é um sinal com características semelhantes à fala.

A fala pode ser descrita como ruído com intensidade modulada por sinais de baixa frequência. O sinal STIPA contém tais modulações de intensidade em 14 frequências de modulação diferentes, espalhadas por 7 bandas de oitava. Na extremidade receptora do sistema de comunicação, a profundidade de modulação do sinal recebido é medida e comparada com a do sinal de teste em cada uma de várias bandas de frequência. Reduções na profundidade de modulação estão associadas à perda de inteligibilidade.

Método indireto

Um método alternativo de resposta ao impulso , também conhecido como "método indireto", assume que o canal é linear e requer uma sincronização mais rigorosa da fonte de som com o instrumento de medição. O principal benefício do método indireto sobre o método direto (baseado em sinais de teste modulados) é que a matriz MTF completa é medida, cobrindo todas as frequências de modulação relevantes em todas as bandas de oitava. Em espaços muito grandes (como catedrais), onde os ecos são prováveis ​​de ocorrer, o método indireto é geralmente preferido ao método direto (por exemplo, usando sinais STIPA modulados). Em geral, o método indireto costuma ser a melhor opção ao estudar a inteligibilidade da fala com base na "acústica pura da sala", quando nenhum componente eletroacústico está presente no caminho de transmissão.

No entanto, o requisito de que o canal deve ser linear implica que o método indireto não pode ser usado de forma confiável em muitas aplicações da vida real: sempre que a cadeia de transmissão apresenta componentes que podem exibir comportamento não linear (como alto-falantes), as medições indiretas podem resultar incorretas resultados. Além disso, dependendo do tipo de medição de resposta ao impulso usada, a influência do ruído de fundo presente durante as medições pode não ser tratada corretamente. Isso significa que o método indireto só deve ser usado com muito cuidado ao medir sistemas de endereços públicos e sistemas de evacuação por voz. IEC-60268-16 rev. 4 não proíbe o método indireto para tais aplicações, mas emite as seguintes palavras de advertência: "A análise crítica é, portanto, necessária de como a resposta ao impulso é obtida e potencialmente influenciada por não linearidades no sistema de transmissão, particularmente como na prática, sistema os componentes podem ser operados nos limites de sua faixa de desempenho. " Na prática, a verificação da validade da suposição de linearidade costuma ser muito complexa para o uso diário, tornando o método STIPA (direto) o método preferido sempre que houver alto-falantes envolvidos.

Embora muitas ferramentas de medição baseadas no método indireto ofereçam STIPA, bem como opções "STI completas", a matriz da Função de Transferência de Modulação esparsa inerente ao STIPA não oferece vantagens ao usar o método indireto. As medições STIPA baseadas na resposta ao impulso não devem ser confundidas com medições STIPA diretas, pois a validade do resultado ainda depende se o canal é linear ou não.

Lista de fabricantes de instrumentos de medição STI

Os instrumentos de medição STI são (e têm sido) feitos por vários fabricantes. Abaixo está uma lista das marcas sob as quais os instrumentos de medição STI foram vendidos, em ordem alfabética.

• Precisão de áudio [2] . Oferece uma opção de plug-in STI para uso com os analisadores de áudio da série APx500.
• Audiomatica [3] . Oferece uma ferramenta STI (incluindo STIPA) no sistema CLIO 11 que é compatível com a versão mais recente do padrão (IEC-60268-16 rev. 4). O sistema CLIO 12 é capaz de medições STI / STIPA indiretas e STIPA diretas.
• Bedrock Audio [4] . Esta é a marca sob a qual a Embedded Acoustics vende seu hardware STIPA, como o SM50.
• Brüel & Kjær [5] . Oferece soluções portáteis e baseadas em software.
• Linha Gold [6] . Primeira a oferecer soluções de medição STIPA (DSP2 e DSP30), mas atualmente não oferece nenhuma ferramenta que esteja em conformidade com os padrões mais recentes (IEC-60268-16 rev. 4).
• HEAD acústica [7] . Oferece opções STI (incluindo STIPA, STITEL e RASTI) para os sistemas de teste Artemis Suite [8] e ACQUA [9] .
• Ivie [10] . Oferece ferramentas de medição acústica compatíveis com STIPA, como o IE-45.
• Norsonic [11] . A Norsonic foi precoce em adotar o STIPA e oferecer módulos STIPA em seus instrumentos (Nor-140). Parece não ser vendido nos EUA.
• Áudio NTi [12] . Oferece módulos STIPA com sua linha AL1 e XL2 de instrumentos de medição acústica, bem como Talkbox e outros periféricos. Líder de mercado aparente neste momento (2013).
• Quest [13] . Agora parte da 3M , a Quest produz ferramentas como o Quest Verifier.
• TNO . Atualmente não comercializa nenhum produto, mas antes vendia (entre outros) a série de instrumentos de medição STIDAS.
• Svantek [14] oferece uma solução de medição STI (incluindo STIPA) com seus medidores de nível de som mais avançados.

O mercado de soluções de medição de STI ainda está se desenvolvendo, então a lista acima está sujeita a alterações conforme os fabricantes entram ou saem do mercado. A lista não inclui produtores de software que produzem software de medição e simulação acústica com capacidade para STI. Aplicativos móveis para medições STIPA (como os vendidos pelo Studio Six Digital [15] e Embedded Acoustics [16] ) também estão excluídos da lista.

Veja também

• Pontuação de opinião média

Referências

links externos

• Conversão de Inteligibilidade:% ALcons = Perda de Articulação de Consoantes em% para STI = Índice de Transmissão de Fala e vice-versa
• Informações básicas sobre o STI e links para recursos do STI
• Artigos de inteligência de fala IV
• STI explicado para o especialista em não som