公共广播系统的音质评价

公共广播系统的音质评价公共广播系统的音质评价 一 概述 公共广播国家标准 公共广播系统工程技术规范 已于 2008 年 7 月通过建 设部和信产部联合审查 送批待颁布 该标准用三项指标规范公共广播系统的音质 扩声系统语言传输指数 STIPA 语言可懂度的一种客观评价指标 系统设备信噪比 传输频率特性 具体指标见表 1 表 1 公共广播系统工程音质评价指标 仅属摘要 详见 公共广播系统工程技术规范 本来 音质评价是一个十分复杂的问题 由人发出来的声音 由乐器发出来的声 音 由电声设备重放出来的声音 都可以对其音质进行描述 但都很难作出是 好 或是 坏 的简单定评 事实上 对于同一个声音 不同的人听起来 其评价是不同 的 即使是同一个人 在不同的时间 不同的场合 不同的心境下 其评价也会是不 同的 但对于电声系统的重放声 不包括电子乐器的原发声 如果把其音质的好坏对 应于 保真度 的高低 则应能在一定程度上予以定评 另外 对电声工程系统的音 质评价同对电声器件的音质评价是有差别的 本文针对前者 是指对作为一项扩声工 程的电声系统的音质评价 对于电声系统的音质评价 有两种评价方法 主观评价和客观评价 一般认为 它们各自都是不充分的 正确的评价需要主观评价和客观评价互补 但是 到目前为止 各种主观音质评价方法都还不十分便于工程应用 而且主观 业务广播背景广播紧急广播 摘要 1 级2 级3 级1 级2 级3 级1 级2 级3 级 STIPA 0 55 0 45 0 40 0 55 0 45 0 40 系统设备信噪比 70dB 65dB 70dB 65dB 70dB 65dB 传输频率特性 室内 Hz 160 6 3k 0 10d B 250 4 k 0 12d B 250 4 k 0 14d B 160 6 3k 0 10d B 250 4 k 0 12d B 评价的结果 可能会同客观指标有不同程度的矛盾 也许正是由于这个原因 现行的 有关音响工程的国家标准和行业标准 都没有直接对系统的音质作出简明的规范 通 常的做法是用一系列客观指标来映射系统的音质 这些指标包括 混响时间 声能 比 传输频率特性 信噪比 非线性失真 声压级的动态范围 最大声压级 等等 毫无疑问 音质 是所有电声工程所追求的重要目标 因此最好用一种既易于工 程操作又不容易产生歧义的办法予以规范 对于公共广播系统工程 音质评价问题可 能比厅堂以及影剧院音响工程简单 因为前者主要是语言扩声而后者更重要的是音乐 扩声 所以公共广播系统工程的音质评价 可以把重点放在对 语言可懂度 或 语言清晰度 的评价上 为此 公共广播系统工程技术规范 首次引入了 语言可 懂度 的客观指标 作为其音质评价的主干 二 有关语言可懂度的评价标准 有关语言可懂度的评价 有现成的国家标准和行业标准 也有 IEC 标准 例如 属于主观评价的有 声学 语言清晰度测试方法 GB T 15508 1995 和 通 信设备汉语清晰度测试方法 SJ2467 84 属于客观评价的有 Objective rating of speech intelligibility by speech transmission index IEC60268 16 简称 STI 法 以及前文述及的一些客观指标的集合 用于主观评价的 GB T 15508 1995 和 SJ2467 84 其方法是相似的 首先在规定 的音节表 或发音字表 中 按规定数随机选择若干组音节 或发音字 由经过训练 的发音人按规定的方式进行朗读 同时让若干经过训练的听音人 在现场听辨并作记 录 然后对正确听辨数据进行统计 从而得出被测系统的语言清晰度 音节表 或发 音字表 中的每组音节 或发音字 大体上由几个声母不同而韵母相同的字组成 以 便暴露被测系统的语言传输缺陷 显然 发音人和听音人 即测试队伍 的素质和训 练程度 对测试结果会有重大影响 这是妨碍工程应用的主要原因 用于客观评价的 STI 法 是一种先进的方法 该法通过测量语言在传输过程中调 制度的变化 来考量系统的语言可懂度 STI 法认为 连续的语言信号是由一系列被 称为 音位 phoneme 的语音碎片组成 而 音位 又可以认为是一个窄带噪声被发 音器官的极低频运动所调制而形成 调制频率在 0 2 12 5Hz 之间 因而 每一个音 位都有自己的包络函数 语言所传递的信息就包含在该包络函数之中 语言在传输过 程中 混响 失真 噪声等因素都会导致音位的包络函数发生变化 从而导致语言可 懂度恶化 这种变化可用语言传输指数 STI speech transmission index 来界定 测出 STI 即可确定经过系统传输的语言的可懂度 STI 的取值由 0 00 1 00 其值越大 表示语言可懂度越高 IEC 推荐的评价尺度 见表 2 STI 法的测量信号是一个 14 7 矩阵 操作相当费时 为便于工程操作 由 STI 法派生出三种简缩版 STITEL STI for telecommunication systems 适用于长途通 信 RASTI room acoustics STI 适用于不用电声设备的 仅由房间声学特性决定 的可懂度测量 STIPA STI for pubblic address systems 适用于扩声系统 至于 混响时间 声能比 传输频率特性 信噪比 非线性失真 声 压级的动态范围 等等客观指标 它们各自都不能独立地表征语言可懂度 但 其集合可以在一定程度上为系统的语言可懂度提供参考 三 公共广播系统工程技术规范 的主张及其理由 公共广播系统工程技术规范 编制组 曾经准备用主观评价和客观评价相结合 的办法来考量系统的语言可懂度 但是 考虑到 主观评价难于操作 目前 还没有公认的 有权威的 市场化的主观评价机构 当发生争议时 甲方 组织的测试队伍同乙方组织的测试队伍评价结果可能有所不同 主观评价与客观评价的结果可能不同 极有可能产生两种评价的等级差异 从而 引起歧义 尽管客观评价不是完全 充分 的 但只要仪器和作为第三方的测试单位是有权 威的 一旦予以界定 则不容易引起争议 有现成的 先进的 有权威的 易于工程操作的客观评价方法可用 因此 最后决定用 STIPA 法对公共广播系统的语言可懂度进行客观评价 STIPA 法在国内应用还不十分普遍 为此 公共广播系统工程技术规范 编制组 针对 STIPA 法进行了一系列实验 并同主观评价结果进行了对比 部分实验数据见表 3 表 3 针对 STIPA 法的部分实验数据 汉语清晰度 主观评价 W STIPA 测试地点 女男女男 备注 深圳华侨城 宾馆 82 84 扬声器的 频响相当好 迪士普展厅 0 60 0 85 混响时间 约 1 2s 迪士普厂区室 外通道 0 50 0 75 楼距约 12m 迪士普厂区饭 堂 0 28 混响时间 约 6 0s 用户反映 很难听清 迪士普消声室 0 97 广州大学阶梯 教室 84 87 0 50 0 58 播放录音 广州大学餐厅 78 70 0 44 0 47 播放录音 广州大学车库 77 65 0 43 0 60 播放录音 0 760 69 2 间 0 560 63 4 间 0 400 41 14 间 北京传媒大学 教室 0 340 31 1 间 广州大学频 响实验 84 90 带通 125 8kHz 广州大学频 响实验 70 86 高切 4kHz 广州大学频 响实验 78 89 低切 500Hz 广州海珠客 运站 97 测试队伍 很年轻 按 SJ2467 84 执行 由表 3 的数据可见 STIPA 同主观评价以及一些重要的客观指标有很好的相关性 我们认为这是最重要的 这一点 坚定了编制组采用该法的决心 表 3 还表明 对于我国公共广播系统来说 大体上 STIPA 值大于 0 35 即可以接 受 STIPA 值大于 0 45 即可认为属中等水平 STIPA 值大于 0 55 即属相当不错 这同 IEC 推荐的尺度略有差异 这或者是由单音节的汉语同多音节的拉丁语的差异做成的 考虑到荷兰交通部对用于隧道类空间的公共广播系统的语言清晰度的规定仅为 STI 大 于 0 35 所以我们最后确定了表 1 的指标 表 1 还给出了信噪比和传输频率特性两 项指