公共廣播系統(tǒng)工程技術(shù)之音質(zhì)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

  即將頒布的公共廣播國家標(biāo)準(zhǔn)《公共廣播系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》中關(guān)于系統(tǒng)音質(zhì)評價(jià)的有關(guān)規(guī)定，并對這些規(guī)定進(jìn)行了適當(dāng)?shù)挠懻摗?br>
一、概述
公共廣播國家標(biāo)準(zhǔn)——《公共廣播系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》，已于2008年7月通過建設(shè)部和信產(chǎn)部聯(lián)合審查，送批待頒布。該標(biāo)準(zhǔn)用三項(xiàng)指標(biāo)規(guī)范公共廣播系統(tǒng)的音質(zhì)：

l 擴(kuò)聲系統(tǒng)語言傳輸指數(shù)STIPA——語言可懂度的一種客觀評價(jià)指標(biāo)；

l 系統(tǒng)設(shè)備信噪比；

l 傳輸頻率特性。

具體指標(biāo)見表1。

表1 公共廣播系統(tǒng)工程音質(zhì)評價(jià)指標(biāo)

*僅屬摘要，詳見《公共廣播系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》


本來，音質(zhì)評價(jià)是一個(gè)十分復(fù)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(shè)備重放出來的聲音，都可以對其音質(zhì)進(jìn)行描述，但都很難作出是“好”或是“壞”的簡單定評。事實(shí)上，對于同一個(gè)聲音，不同的人聽起來，其評價(jià)是不同的；即使是同一個(gè)人，在不同的時(shí)間、不同的場合、不同的心境下，其評價(jià)也會(huì)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(yīng)于“保真度”的高低，則應(yīng)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(jià)同對電聲器件的音質(zhì)評價(jià)是有差別的。本文針對前者，是指對作為一項(xiàng)擴(kuò)聲工程的電聲系統(tǒng)的音質(zhì)評價(jià)。


對于電聲系統(tǒng)的音質(zhì)評價(jià)，有兩種評價(jià)方法：主觀評價(jià)和客觀評價(jià)。一般認(rèn)為，它們各自都是不充分的，正確的評價(jià)需要主觀評價(jià)和客觀評價(jià)互補(bǔ)‚。


但是，到目前為止，各種主觀音質(zhì)評價(jià)方法都還不十分便于工程應(yīng)用；而且主觀評價(jià)的結(jié)果，可能會(huì)同客觀指標(biāo)有不同程度的矛盾。也許正是由于這個(gè)原因，現(xiàn)行的有關(guān)音響工程的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)來映射系統(tǒng)的音質(zhì)，這些指標(biāo)包括“混響時(shí)間”、“聲能比”、“傳輸頻率特性”、“信噪比”、“非線性失真”、“聲壓級的動(dòng)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(biāo)，因此最好用一種既易于工程操作又不容易產(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(jià)問題可能比廳堂以及影劇院音響工程簡單，因?yàn)榍罢咧饕�是語言擴(kuò)聲而后者更重要的是音樂擴(kuò)聲，所以公共廣播系統(tǒng)工程的音質(zhì)評價(jià)，可以把重點(diǎn)放在對“語言可懂度”（ 或“語言清晰度”）的評價(jià)上。為此《公共廣播系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》首次引入了“語言可懂度”的客觀指標(biāo)，作為其音質(zhì)評價(jià)的主干。



二、有關(guān)語言可懂度的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

有關(guān)語言可懂度的評價(jià)，有現(xiàn)成的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，也有IEC標(biāo)準(zhǔn)。


例如，屬于主觀評價(jià)的有《聲學(xué) 語言清晰度測試方法》GB/T 15508-1995和《通信設(shè)備漢語清晰度測試方法》SJ2467-84；屬于客觀評價(jià)的有《Objective rating of speech intelligibility by speech transmission index》IEC60268-16 (簡稱STI法)，以及前文述及的一些客觀指標(biāo)的集合。


用于主觀評價(jià)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(jī)選擇若干組音節(jié)（或發(fā)音字），由經(jīng)過訓(xùn)練的發(fā)音人按規(guī)定的方式進(jìn)行朗讀，同時(shí)讓若干經(jīng)過訓(xùn)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(jìn)行統(tǒng)計(jì)，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(gè)聲母不同而韻母相同的字組成，以便暴露被測系統(tǒng)的語言傳輸缺陷。顯然，發(fā)音人和聽音人（即測試隊(duì)伍）的素質(zhì)和訓(xùn)練程度，對測試結(jié)果會(huì)有重大影響。這是妨礙工程應(yīng)用的主要原因。


用于客觀評價(jià)的STI法，是一種先進(jìn)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(rèn)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(rèn)為是一個(gè)窄帶噪聲被發(fā)音器官的極低頻運(yùn)動(dòng)所調(diào)制而形成（調(diào)制頻率在0.2~12.5Hz之間）。因而，每一個(gè)音位都有自己的包絡(luò)函數(shù)，語言所傳遞的信息就包含在該包絡(luò)函數(shù)之中。語言在傳輸過程中，混響、失真、噪聲等因素都會(huì)導(dǎo)致音位的包絡(luò)函數(shù)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致語言可懂度惡化。這種變化可用語言傳輸指數(shù)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ƒ。


STI的取值由0.00~1.00，其值越大，表示語言可懂度越高，IEC推薦的評價(jià)尺度見表2。

STI法的測量信號是一個(gè)14×7矩陣，操作相當(dāng)費(fèi)時(shí)。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(shè)備的、僅由房間聲學(xué)特性決定的可懂度測量；STIPA(STI for pubblic address systems)—適用于擴(kuò)聲系統(tǒng)。

至于“混響時(shí)間”、“聲能比”、“傳輸頻率特性”、“信噪比”、“非線性失真”、“聲壓級的動(dòng)態(tài)范圍”．．．．．．等等客觀指標(biāo)，它們各自都不能獨(dú)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(shù)規(guī)范》的主張及其理由


《公共廣播系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》編制組，曾經(jīng)準(zhǔn)備用主觀評價(jià)和客觀評價(jià)相結(jié)合的辦法來考量系統(tǒng)的語言可懂度。但是，考慮到：

l 主觀評價(jià)難于操作；

l 目前，還沒有公認(rèn)的、有權(quán)威的、市場化的主觀評價(jià)機(jī)構(gòu)。當(dāng)發(fā)生爭議時(shí)，甲方組織的測試隊(duì)伍同乙方組織的測試隊(duì)伍評價(jià)結(jié)果可能有所不同；

l 主觀評價(jià)與客觀評價(jià)的結(jié)果可能不同，極有可能產(chǎn)生兩種評價(jià)的等級差異，從而引起歧義；

l 盡管客觀評價(jià)不是完全“充分”的，但只要儀器和作為第三方的測試單位是有權(quán)威的，一旦予以界定，則不容易引起爭議；

l 有現(xiàn)成的、先進(jìn)的、有權(quán)威的、易于工程操作的客觀評價(jià)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(jìn)行客觀評價(jià)。

STIPA法在國內(nèi)應(yīng)用還不十分普遍。為此，《公共廣播系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》編制組針對STIPA法進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)，并同主觀評價(jià)結(jié)果進(jìn)行了對比，部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表3。


表3 針對STIPA法的部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

*按SJ2467-84執(zhí)行

由表3的數(shù)據(jù)可見，STIPA同主觀評價(jià)以及一些重要的客觀指標(biāo)有很好的相關(guān)性。我們認(rèn)為這是最重要的，這一點(diǎn)，堅(jiān)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(rèn)為屬中等水平；STIPA值大于0.55即屬相當(dāng)不錯(cuò)。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。考慮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(biāo)。表1還給出了信噪比和傳輸頻率特性兩項(xiàng)指標(biāo)作為補(bǔ)充。因?yàn)橄到y(tǒng)設(shè)備引入的噪聲太大時(shí)，即使語言勉強(qiáng)可懂，聽眾也會(huì)覺得討厭；而眾所周知，傳輸頻率特性對背景音樂的意義不宜忽視。


國家標(biāo)準(zhǔn)屬最低標(biāo)準(zhǔn)，表1給出的是起碼應(yīng)該達(dá)到的水平。

應(yīng)該承認(rèn)，關(guān)于STIPA，我們積累的數(shù)據(jù)還不夠充分。但我們不能無限期地等待，我們總該有個(gè)開頭，總需要邁出第一步。希望在今后的實(shí)踐中，能為將來標(biāo)準(zhǔn)的修訂提供更為符合實(shí)際的數(shù)據(jù)。


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鐘恭良：論界外指標(biāo)， 《電聲技術(shù)》1997.4.

‚ 管善群：電聲學(xué)科的跨越特點(diǎn)和應(yīng)用進(jìn)展，《應(yīng)用聲學(xué)》2007.1.

ƒ王 杰、鐘恭良：STIPA測試原理簡介， 《電聲技術(shù)》2008-5

„吳碩賢、趙越喆：.隧道聲學(xué)系統(tǒng)的語言清晰度預(yù)測，《電聲技術(shù)》2005-01

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