El índice de transmisión de voz (STI) es una medida de la calidad de transmisión de voz. La medición absoluta de la inteligibilidad del habla es una ciencia compleja. El STI mide algunas características físicas de un canal de transmisión (una habitación, equipo electroacústico, línea telefónica, etc.) y expresa la capacidad del canal para transmitir las características de una señal de voz. STI es un predictor de medición objetiva bien establecido de cómo las características del canal de transmisión afectan la inteligibilidad del habla.
La influencia [1] que tiene un canal de transmisión sobre la inteligibilidad del habla depende de:
- el nivel del habla
- respuesta de frecuencia del canal
- distorsiones no lineales
- nivel de ruido de fondo
- calidad del equipo de reproducción de sonido
- ecos ( reflejos con retardo> 100ms)
- el tiempo de reverberación
- efectos psicoacústicos (efectos de enmascaramiento)
Historia
El STI fue introducido por Tammo Houtgast y Herman Steeneken en 1971, [2] y fue aceptado por la Acoustical Society of America en 1980. [3] Steeneken y Houtgast decidieron desarrollar el Speech Transmission Index porque tenían la tarea de llevar a cabo un extenso serie de mediciones de inteligibilidad del habla aburrida para las Fuerzas Armadas de los Países Bajos. En cambio, dedicaron el tiempo a desarrollar un método objetivo mucho más rápido (que en realidad fue el predecesor de la STI). [4]
Houtgast y Steeneken desarrollaron el índice de transmisión del habla mientras trabajaban en la Organización Holandesa de Investigación Científica Aplicada TNO. Su equipo en TNO siguió apoyando y desarrollando la STI, mejorando el modelo y desarrollando hardware y software para medir la STI, hasta 2010. En ese año, el grupo de investigación TNO responsable de la STI se separó de TNO y continuó su trabajo como empresa privada. empresa de propiedad denominada Embedded Acoustics. Embedded Acoustics ahora continúa apoyando el desarrollo de la STI, con Herman Steeneken (ahora retirado formalmente de TNO) todavía actuando como consultor senior.
En los primeros años (hasta aproximadamente 1985), el uso de la STI se limitó en gran medida a una comunidad internacional relativamente pequeña de investigadores del habla. La introducción de RASTI (" R oom A coustics STI") hizo que el método STI estuviera disponible para una mayor población de ingenieros y consultores, especialmente cuando Bruel & Kjaer presentó su dispositivo de medición RASTI (que se basaba en el sistema RASTI anterior desarrollado por Steeneken y Houtgast en TNO). RASTI fue diseñado para ser mucho más rápido que el STI original ("completo"), tomando menos de 30 segundos en lugar de 15 minutos para un punto de medición. Sin embargo, RASTI solo fue diseñado (como su nombre lo indica) para acústica pura de sala, no para electroacústica. La aplicación de RASTI a cadenas de transmisión con componentes electroacústicos (como altavoces y micrófonos) se volvió bastante común y generó quejas sobre resultados inexactos. El uso de RASTI incluso fue especificado por algunos estándares de aplicación (como la especificación CAA 15 para sistemas de megafonía de cabina de aviones) para aplicaciones con electroacústica, simplemente porque era el único método factible en ese momento. Las deficiencias de RASTI a veces se aceptaban simplemente por falta de una alternativa mejor. TNO produjo y vendió instrumentos para medir STI completo y varios otros derivados de STI, pero estos dispositivos eran relativamente caros, grandes y pesados.
Alrededor del año 2000, se hizo evidente la necesidad de una alternativa a RASTI que también pudiera aplicarse de forma segura a los sistemas de megafonía. En TNO, Jan Verhave y Herman Steeneken comenzaron a trabajar en un nuevo método de STI, que luego sería conocido como STIPA ( STI para P ÚBLICA A sistemas ddress). Gold-Line fabricó el primer dispositivo que incluyó mediciones STIPA disponibles para la venta al público en general. En este momento, los instrumentos de medición STIPA están disponibles de varios fabricantes.
RASTI se estandarizó internacionalmente en 1988, en IEC-60268-16. Desde entonces, IEC-60268-16 ha sido revisada tres veces, las últimas revisiones (rev.4) aparecieron en 2011. Cada revisión incluyó actualizaciones de la metodología de STI que se habían aceptado en la comunidad de investigación de STI con el tiempo, como la inclusión de redundancia entre bandas de octavas adyacentes (rev.2), enmascaramiento auditivo dependiente del nivel (rev.3) y varios métodos para aplicar el STI a poblaciones específicas como no nativos y personas con discapacidad auditiva (rev.4). Un equipo de mantenimiento de IEC está trabajando actualmente en rev. 5.
RASTI fue declarado obsoleto por la IEC en junio de 2011, con la aparición de rev. 4 de IEC-602682-16. En este momento, este derivado de CTI simplificado todavía se estipulaba como método estándar en algunas industrias. STIPA ahora se considera el sucesor de RASTI para casi todas las aplicaciones.
Escala
STI es una medida de representación numérica de las características del canal de comunicación cuyo valor varía de 0 = malo a 1 = excelente. [5] En esta escala, un STI de al menos 0,5 es deseable para la mayoría de las aplicaciones.
Barnett (1995, [6] 1999 [7] ) propuesto el uso de una escala de referencia, el C OMÚN I ntelligibility S cale ( CIS ), basada en una relación matemática con STI (CIS = 1 + log (STI)).
STI predice la probabilidad de que se comprendan sílabas, palabras y oraciones. A modo de ejemplo, para los hablantes nativos, esta probabilidad viene dada por:
Valor de ITS | Calidad según IEC 60268-16 | Inteligibilidad de las sílabas en% | Inteligibilidad de palabras en% | Inteligibilidad de oraciones en% |
---|---|---|---|---|
0 - 0,3 | malo | 0 - 34 | 0 - 67 | 0 - 89 |
0,3 - 0,45 | pobre | 34 - 48 | 67 - 78 | 89 - 92 |
0,45 - 0,6 | justo | 48 - 67 | 78 - 87 | 92 - 95 |
0,6 - 0,75 | bien | 67 - 90 | 87 - 94 | 95 - 96 |
0,75 - 1 | excelente | 90 - 96 | 94 - 96 | 96 - 100 |
Si están involucrados hablantes no nativos, personas con trastornos del habla o personas con problemas de audición, existen otras probabilidades.
Es interesante, pero no sorprendente, que la predicción de ITS sea independiente del idioma hablado; no es sorprendente, ya que se mide la capacidad del canal para transportar patrones de habla física.
Se define otro método para calcular una medida física que está altamente correlacionada con la inteligibilidad del habla según se evalúa mediante pruebas de percepción del habla dadas a un grupo de hablantes y oyentes. Esta medida se llama los S Peech I ntelligibility I ndice, o SII . [8]
Bandas de calificación nominal para STI
La norma IEC 60268-16 ed4 2011 define una escala de calificación con el fin de proporcionar flexibilidad para diferentes aplicaciones. Los valores de esta escala alfa van de "U" a "A +". [9]
Estándares
STI ha ganado aceptación internacional como el cuantificador de la influencia del canal en la inteligibilidad del habla. La clasificación objetiva de la inteligibilidad de la voz por índice de transmisión de voz de la Comisión Electrotécnica Internacional [9] , preparada por el Comité Técnico TC 100 , define la norma internacional.
Además, los siguientes estándares tienen, como parte de los requisitos que deben cumplirse, pruebas integradas de STI y la realización de un índice mínimo de transmisión de voz:
- Norma de la Organización Internacional de Normalización (ISO) para altavoces de sistemas de sonido en sistemas de detección y alarma de incendios [10]
- Código de alarma de la Asociación Nacional de Protección contra Incendios [11]
- British Standards Institution Sistemas de alarma y detección de incendios para edificios [12]
- Instituto Alemán de Normalización de Sistemas de Sonido para Emergencias [13]
STIPA
STIPA ( S Peech T ransmission I ndex para P ÚBLICA A ddress Sistemas) es una versión de la STI usando un método simplificado y señal de prueba. Dentro de la señal STIPA, cada banda de octava se modula simultáneamente con dos frecuencias de modulación. Las frecuencias de modulación se distribuyen entre las bandas de octava de forma equilibrada, lo que permite obtener una medición de STI fiable basada en una matriz de función de transferencia de modulación escasamente muestreada. Aunque inicialmente diseñado para sistemas de megafonía (e instalaciones similares, como sistemas de evacuación por voz y sistemas de notificación masiva), STIPA también se puede utilizar para una variedad de otras aplicaciones. La única situación en la que RASTI se considera actualmente inferior a la STI completa es en presencia de ecos fuertes.
Una sola medición STIPA generalmente toma entre 15 y 25 segundos, combinando la velocidad de RASTI con (casi) el amplio alcance de aplicabilidad y confiabilidad de STI completo.
Dado que STIPA se ha vuelto ampliamente disponible, y dado que RASTI tiene varias desventajas y ningún beneficio sobre STIPA, RASTI ahora se considera obsoleto.
Aunque la señal de prueba STIPA no se parece al habla para el oído humano, en términos de contenido de frecuencia y fluctuaciones de intensidad, es una señal con características similares a las del habla.
El habla se puede describir como ruido de intensidad modulada por señales de baja frecuencia. La señal STIPA contiene tales modulaciones de intensidad en 14 frecuencias de modulación diferentes, distribuidas en bandas de 7 octavas. En el extremo receptor del sistema de comunicación, se mide la profundidad de modulación de la señal recibida y se compara con la de la señal de prueba en cada una de varias bandas de frecuencia. Las reducciones en la profundidad de modulación están asociadas con la pérdida de inteligibilidad.
Método indirecto
Un método alternativo de respuesta al impulso , también conocido como "método indirecto", asume que el canal es lineal y requiere una sincronización más estricta de la fuente de sonido con el instrumento de medición. El principal beneficio del método indirecto sobre el método directo (basado en señales de prueba moduladas) es que se mide la matriz MTF completa, cubriendo todas las frecuencias de modulación relevantes en todas las bandas de octava. En espacios muy grandes (como catedrales), donde es probable que se produzcan ecos, el método indirecto suele preferirse al método directo (por ejemplo, utilizando señales STIPA moduladas). En general, el método indirecto es a menudo la mejor opción cuando se estudia la inteligibilidad del habla basada en la "acústica pura de la sala", cuando no hay componentes electroacústicos presentes en la ruta de transmisión.
Sin embargo, el requisito de que el canal sea lineal implica que el método indirecto no se puede usar de manera confiable en muchas aplicaciones de la vida real: siempre que la cadena de transmisión presenta componentes que pueden exhibir un comportamiento no lineal (como altavoces), las mediciones indirectas pueden producir resultados incorrectos. resultados. Además, dependiendo del tipo de medición de respuesta al impulso que se utilice, la influencia del ruido de fondo presente durante las mediciones puede no tratarse correctamente. Esto significa que el método indirecto solo debe usarse con mucho cuidado al medir sistemas de megafonía y sistemas de evacuación por voz. IEC-60268-16 rev. 4 no rechaza el método indirecto para tales aplicaciones, pero emite las siguientes palabras de advertencia: "Por lo tanto, se requiere un análisis crítico de cómo se obtiene la respuesta al impulso y cómo se ve potencialmente influenciada por las no linealidades en el sistema de transmisión, particularmente como en la práctica, el sistema los componentes se pueden operar en los límites de su rango de rendimiento ". En la práctica, la verificación de la validez del supuesto de linealidad es a menudo demasiado compleja para el uso diario, lo que hace que el método STIPA (directo) sea el método preferido siempre que se utilicen altavoces.
Aunque muchas herramientas de medición basadas en el método indirecto ofrecen STIPA así como opciones de "STI completo", la matriz de función de transferencia de modulación dispersa inherente a STIPA no ofrece ventajas cuando se usa el método indirecto. Las mediciones STIPA basadas en respuesta al impulso no deben confundirse con las mediciones STIPA directas, ya que la validez del resultado aún depende de si el canal es lineal o no.
Lista de fabricantes de instrumentos de medición de ITS
Los instrumentos de medición de ITS son (y han sido) fabricados por varios fabricantes. A continuación se muestra una lista de marcas bajo las cuales se han vendido instrumentos de medición STI, en orden alfabético.
- Precisión de audio [2] . Ofrece una opción de complemento STI para usar con analizadores de audio de la serie APx500.
- Audiomatica [3] . Ofrece una herramienta STI (incluida STIPA) en el sistema CLIO 11 que cumple con la última versión del estándar (IEC-60268-16 rev. 4). El sistema CLIO 12 es capaz de realizar mediciones STI / STIPA indirectas y STIPA directas.
- Audio de base [4] . Esta es la marca bajo la cual Embedded Acoustics vende su hardware STIPA, como el SM50.
- Brüel y Kjær [5] . Ofrece soluciones portátiles y basadas en software.
- Línea Dorada [6] . Primero en ofrecer soluciones de medición STIPA (DSP2 y DSP30), pero actualmente no ofrece ninguna herramienta que cumpla con los últimos estándares (IEC-60268-16 rev. 4).
- Acústica HEAD [7] . Ofrece opciones de STI (incluidos STIPA, STITEL y RASTI) para los sistemas de prueba Artemis Suite [8] y ACQUA [9] .
- Ivie [10] . Ofrece herramientas de medición acústica aptas para STIPA, como el IE-45.
- Norsonic [11] . Norsonic fue temprano en adoptar STIPA y ofrecer módulos STIPA en sus instrumentos (Nor-140). Parece no venderse en EE. UU.
- NTi Audio [12] . Ofrece módulos STIPA con su línea AL1 y XL2 de instrumentos de medición acústica, así como un Talkbox y otros periféricos. Aparente líder del mercado en este momento (2013).
- Búsqueda [13] . Ahora parte de 3M , Quest produce herramientas como Quest Verifier.
- TNO . Actualmente no comercializa ningún producto, pero vendió (entre otros) la serie de instrumentos de medición STIDAS anteriormente.
- Svantek [14] Ofrece una solución de medición STI (incluido STIPA) con sus medidores de nivel de sonido más avanzados.
El mercado de soluciones de medición de ITS aún se está desarrollando, por lo que la lista anterior está sujeta a cambios a medida que los fabricantes ingresan o abandonan el mercado. La lista no incluye a los productores de software que producen software de simulación y medición acústica con capacidad para STI. Las aplicaciones móviles para mediciones STIPA (como las vendidas por Studio Six Digital [15] y Embedded Acoustics [16] ) también están excluidas de la lista.
Ver también
Referencias
- ^ Métodos de medición de la inteligibilidad del habla
- ^ Houtgast, T. y Steeneken, HJM ( 1971 ), "Evaluación de los canales de transmisión del habla mediante el uso de señales artificiales", Acustica 25 , 355-367.
- ^ Steeneken, HJM y Houtgast, T. y ( 1980 ), "Un método físico para medir la calidad de transmisión del habla", J. Acoust. Soc. Am 67 , 318–326.
- ^ Sander van Wijngaarden, Jan Verhave y Herman Steeneken (2012). El índice de transmisión del habla después de cuatro décadas de desarrollo. [1]
- ^ LA MEDICIÓN DE LA INTELIGIBILIDAD DEL HABLA Herman JM Steeneken TNO Human Factors, Soesterberg, Países Bajos
- ^ Barnett, PW y Knight, RD ( 1995 ). "La escala de inteligibilidad común", Proc. IOA Vol 17, parte 7.
- ^ Barnett, PW ( 1999 ). "Visión general de la inteligibilidad del habla" Proc. IOA Vol 21 Parte 5.
- ^ Sitio del índice de inteligibilidad del habla creado por el Grupo de trabajo S3-79 de la Sociedad Acústica de América (ASA)
- ^ a b Comisión Electrotécnica Internacional IEC 60268-16: Equipo de sistema de sonido - Parte 16: Clasificación objetiva de la inteligibilidad del habla por índice de transmisión del habla Cuarta edición 2011-06
- ^ ISO 7240-24: 2010 Detección de incendios y sistemas de alarma contra incendios - Parte 24: Altavoces del sistema de sonido
- ^ Código nacional de alarmas contra incendios NFPA 72 (edición de 2010)
- ^ BS 5839-8 Sistemas de alarma y detección de incendios para edificios. Código de prácticas para el diseño, instalación y mantenimiento de sistemas de alarma por voz
- ^ Deutsches Institut für Normung DIN 60849 Regulación del sistema con regulación de aplicación DIN VDE 0833-4
Jacob, K., McManus, S., Verhave, JA, y Steeneken, H., (2002) "Desarrollo de un medidor de mano, preciso y fácil de usar para la predicción de la inteligibilidad del habla", pasado, presente y Future of the Speech Transmission Index, Simposio internacional sobre ITS
enlaces externos
- Conversión de inteligibilidad:% ALcons = Pérdida de articulación de consonantes en% a STI = Índice de transmisión del habla y viceversa
- Información de antecedentes sobre STI y enlaces a recursos de STI
- Documentos de inteligibilidad del habla IV
- STI explicado para el no especialista en sonido