人类工效学 无障碍设计 第3部分：产品和公共广播系统语音播报的声压级 征求意见稿

1GB/T××××—××××人类工效学无障碍设计第3部分：产品和公共广播系统语音播报的声压级本文件规定了背景噪声小于80dB时，语音播报系统声压级范围的确定方法。本文件给出的方法考虑了听力逐步衰减的老年人群。本文件规定的语音声压级适用于产品与公共广播系统。为改善产品的易用性与无障碍性，语音需清晰可听，且音量舒适。本文件适用家用电器等带语音播报系统的消费品、信息通讯技术服务产品以及为火车站、机场、会议室、游乐场与集市等室内外公共设施用户提供服务的产品。本文件不适用于公共场所内提供私人信息的产品，比如自动柜员机。本文件适用于以下情况：扬声器发声位置距离用户不远，且用户所处环境的A计权背景噪声声压级不超过80dB。本文件适用于在安静和无回声条件下为具备与年龄相符正常听力的用户提供清晰可听的语音播报的目标产品。本文件适用于录制的和合成的语音。对于具备可抵消环境时变噪声影响的声压级自动控制系统的设备而言，本文件未给定其声压级。本文件不适用于通过头戴式等各类耳机收听的语音，或耳朵靠近音源听到的语音。本文件考虑的是语音的可听性，而不是语音识别过程。本文件不适用于紧急情况下使用语音信号，比如火警、漏气以及预防犯罪信号。本标准未给定汽车内的语音的声压级。注1：家用电器等产品中以重复方式呈现的语音通知可认定为声音信号，不属于语音信息，因此，它声压级可低于2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T2900.86电工术语声学和电声学（GB/T2900.86-2009，IEC60050-801:1994，IDT）GB/T3222.1声学环境噪声的描述、测量与评价第1部分：基本参量与评价方法（GB/T3222.1-2022，ISO1996-1:2016，IDT）GB/T3241电声学倍频程和分数倍频程滤波器（GB/T3241-2010，IEC61260:1995，MOD）GB/T3785.1电声学声级计第1部分：规范（GB/T3785.1-2023，IEC61672-1:2013，IDT）GB/T4854.1声学校准测听设备的基准零级第1部分：压耳式耳机纯音基准等效阈声压级（GB/T4854.1－2004，ISO389-1:1998，IDT）12060.16-2017，IEC60268-16:2011，MOD)GB/T16296.1声学测听方法第1部分：纯音气导和骨导测听法（GB/T16296.1-2018，ISO8253-1:2010，IDT）GB/T36075.2-2018声学室内声学参量测量第2部分：普通房间混响时间（ISO3382-2:2008，2GB/T××××—××××3术语和定义GB/T2900.86和GB/T12060.16界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1语音播报spokenannouncement用真人语音、合成语音或录制/数字化语音发出的信息。3.2背景噪声ambientnoise不是作为信号测量的其他声音。3.3语音传输通道speechtransmissionchannel信号源和用户之间的声学和/或电声信号路径。3.4语音传输指数speechtransmissionindexSTI语音传输质量，度量值从0到1，反映语音传输通道对言语可懂度的影响。3.5简化语音传输指数simplifiedSTI语音传输质量，度量值从0到1，反映语音传输通道对言语可懂度的影响，根据GB/T12060.16中规定的STI，仅使用倍频程声压级计算语音播报声压级与环境噪声声压级间的差异。3.6语音声压级speechlevel语音播报的A计权声压级或倍频程等效声压级。3.7信噪比signal-to-noiseratioS/N信号和背景噪声的声压级比值。3.8最小语音声压级speechlevel听众可听到的最小A计权语音声压级3.9最大语音声压级maximumspeechlevel半数听众感觉语音音量过高的A计权语音声压级。3.10可听度audibility语音播报字词能被听众识别的程度。3.11听阈hearingthreshold1eve1人在重复试验中达到预定正确率时的语音声压级减去参考等效阈值声压级的值。3GB/T××××—××××3.12纯音听阈均值puretoneaverage特定频率听阈的均值。3.13混响时间reverberationtimeT声源停止发声后，声压级减少60dB所需要时间。4符号本文件中使用的符号如下：LN,A：A计权背景噪声声压级，测量方法见附录A。LN,i：背景噪声频带i的倍频程声压级，测量方法见附录A。LS,A：A计权语音声压级，测量方法见附录A。LS,i：语音频带i的倍频程声压级，测量方法见附录A。Ti：频带i的传播指数，度量值从0到1。I：语音传输指数或简化语音传输指数，从125Hz到8kHz频带Ti的加权平均值。5语音播报声压级范围5.1总则本文件给出了在不考虑混响和信号源与听众之间距离的语音播报声压级范围。语音播报的声压级范围应由最小语音播报声压级和最大语音播报声压级决定。附录B显示老年用户的最小语音播报声压级要比年轻用户的高。考虑到老年用户所处年龄段的正常听力水平，最低语音播报声压级应设置为维持语音播报的可听度。最大语音播报声压级应被设置为不让用户感到不舒服的等级。一般情况下，由于年轻用户的听力更佳，其最大语音播报声压级用作最大限值，因为相比起老年人来说，他们在相对较低声压级下会先感到不舒适。通常情况下，离语音播报者1m的距离，平均语音播报声压级为55dB-75dB。当使用固定声压级的语音播报时，声压级应介于最小和最大语音播报声压级之间。当用户能控制声压级时，该声压级应涵盖本文件规定范围的一部分。在选择产品的语音声压级范围时，应避免来自扬声器的语音失真。A计权声压级是最简单方法，但却有其局限性。它不适于以下噪声：主要为低频噪音或环境噪音具有明显的音调。在该情况下，环境噪音的影响将难以正确估算。GB/T12060.16规定的简化语音播报传输指数适用于具有或不具有窄带分量的宽带噪声，它比A计权声压级更准确。注2：确定某产品语音播报的适宜声压级，可5.2语音声压级确定规范舒适聆听语音播报的声压级为55dB，这可将年轻人在安静条件下的听力难度降至最低。可以使用附录B所提供的信息估算用来确定老年人最小语音播报声压级所需的信噪比。典型的老年4GB/T××××—××××用户需要5dB的信噪比，相当于0.65的语音传输指数或优于在无混响背景噪音条件下最易理解的单个清晰单词。老年用户所需的信噪比与青年用户有着2dB-6dB的差别。这取决于青年和老年用户之间纯音听阈均值差异。最大语音播报声压级应依据5.4确定。年轻人一般情况下比老年人听觉灵敏度更高。与老年人相比，他们在相对较低声压级下就会感到不舒适，因此年轻人的最大语音播报声压级通常作为本文件的限值。5.3语音感知相关因素声音反射对语音感知不利。GB/T12060.16附录L中的语音传输指数法是标准方法，可以利用它预测声音反射的不利影响。此方法使用混响时间、房间尺寸以及声源与听众之间的距离来预测语音传输指数。在密闭或是半密闭的空间内，为匹配语音传输指数0.65的标准，当空间有回声并且/或语音播报质量较低时，相关因素应予以考虑。另一个因素为不同语言发音特点的影响。附录B显示在六个国家进行的词汇识别测试的差异。不同语种年轻听众间的平均分差异接近5dB。对于一些能够对用户发出信息或指令的消费品，假定用户在信息或指令发出时会靠近在该产品。对于GB/T12060.16附录L中标准STI模拟法，在信噪比为5dB至10dB时的典型混响环境中，信号源与听众之间2m的距离可达到0.65语音传输指数的标准。图1显示了在2m和2m之外距离时，信噪比与语音传输指数的典型关系，声音反射或许在混响条件下不利于语音传输。本文件适用于声源与听众之间距离不大于2m的环境。应做好测量条件和结果记录。测量条件和结果记录的示例见附录C。X：S/NY：STIA：消声室（T=0.1s）B：一般空间（T=0.34s）C：混响空间（T=0.55s）图1192m³的不同混响时间房间在2m距离处信噪比与语音传输指数的关系。5GB/T××××—××××5.4确定语音声压级的A计权声压级方法应按下列规则，使用附件A中的A声级测量方法确定语音播报的声压级范围：a）最小语音播报声压级（LS,A下限值）最小语音播报声压级为LS,A下限值，依据下列步骤确定：1)测量LN,A且确保LN,A少于80dB2)LS,A下限值的设定应确保LS,A一LN,A值为10dB3)符合1）中的条件下，当下限值不超过55dB时，最小语音播报声压级应为55dB。注：应避免增加中心频率为8kHz倍频程的声压级以增加LS,A。b)最大语音播报声压级（LS,A的上限值）最大语音播报声压级为LS,A的上限值，依据下列步骤确定：1)测量LN,A且确保LN,A少于80dB2)LS,A的上限值应为75dB加上0.2倍LN,A。3)符合1）中的条件下，当上限值超过90dB时，最大语音播报声压级应为90dB。5.5确定语音最小声压级的简化STI方法使用简化STI方法确定最小语音播报声压级应通过附件A中的倍频带声压级测量方法来实现，步骤如下：a)以125Hz到8kHz的信号和背景噪音的倍频程测量结果计算LS,i一LN,i。b)把LS,iLN,i的结果代入式（1）计算Ti，即频段i的倍频程传输指数（dB）S,iN,ic)使用式（2）计算I。使用中心频率从125Hz到8kHz的7个倍频程来计算。按照IEC60268-16的规定，表1中提供了用于计算的加权因子和冗余因子。若所得语音传输指数大于1.0，则数值应定为1.0。.式中kαβI=Ck根Tkβk根T根T倍频程k的调制传递指数为倍频带k-1的调制传输指数表1中倍频带K的加权因子表1中频程K与倍频带k+1之间的冗余因子表1倍频程加权因子和冗余因子6GB/T××××—××××倍频带Hz1252505001000200040008000A0.0850.1270.2300.2330.3090.2240.173B0.0850.0780.0650.0110.0470.095–d)确认I超过0.65。若I低于0.65，增加LS,A，重复步骤1到3直到I大于0.65。注：在住宅典型噪声谱下，LS,A增加3dB，I预计将增加7GB/T××××—××××附录A（规范性）语音播报和背景噪声的声压级测量方法A.1总则本附件给出了一种测量语音播报声压级的方法，以确定第5章中规定的诸如家庭、办公室和公共区域等室内使用产品语音播报的声压级范围。A.2方法A.2.1测量类型执行以下两种测量。a)A计权声压级的测量b)倍频程声压级的测量A.2.2测量仪器测量仪器应符合以下规定：a)GB/T3785.1规定的声级计b)GB/T3241规定的用于进行倍频带分析的滤波器。A.2.3空间测量声学条件和信号源的安装测量应在拟呈现信号的实际空间中进行，扬声器应按预期使用定位和安装。假设在不同天气条件下提供语音播报时，应在必要条件下进行测量。当背景噪声在测量时的较长时间内存在较大波动时，应确定代表性情况并在报告中描述噪声波动。示例：如果信号源是火车站里的电话亭并且靠近交通，那么建议选择忙碌和正A.2.4测量位置a)声级计的麦克风要放置在信号期望被听到的地方。b)声级计的麦克风应放在与听众头部中心对应的位置，朝向扬声器或其他发射信号的设备。c)测量的人员应远离麦克风，以避免来自测量者身体的声音反射。d)可能在多个位置听到信号时，应在多个代表性位置进行测量，包括最近以及尽可能远的位置。A.2.5声压级测量按照下列方法测量信号和背景噪声的声压级。a）A计权声压级的测量使用A计权声压级测量方法时，应按照如下步骤进行测量。1)声级计的计权模式应为A计权，时间模式应为F（Fast）。2)确保持续无间断地发出语音播报，测量等效连续声压级。至少测量15s。如果语音时间少于15s的，应持续重复语音，使其时间多于15s。指示值为LS,A。3)停止发出信号并测量背景噪声的等效连续声压级。测量时间至少15s。指示值为LN,A。b)倍频程声压级测量8GB/T××××—××××使用倍频程声压级测量时，按照下列方法进行测量。1)声级计的计权模式为Z计权或者不计权。时间模式应为F（Fast）。2)确保持续无间断地发出语音播报，测量等效连续声压级。测量时间不少于15s。每个倍频带i的指示值为LS,i。3)停止发出信号并测量环境噪音的等效连续声压级。测量时间至少15s。指示值为LN,i。GB/T××××—××××附录B（资料性）与年龄相关的听力损失对语音识别的影响B.1总则本附录给出了与年龄相关的听力损失对语音识别影响的有关信息。与年龄相关的听力损失对语音识别率的影响和信噪比成函数关系。注：日常生活接收语音播报时，最困难的就是语音识别。句子的上下文通常能帮助我们更好的理解语音播报的信息。B.2语音识别率与信噪比间的关系图B.1显示了听力正常的年轻听众（20多岁）和听阈水平各异的老年听众（60岁及以上）信噪比与单个词语识别率的相关性。图中B.1给出了不同信噪比与听众群均值和标准差。语音识别率是在有背景噪音（50dBA等效连续声压级）的情况下测量的。不同语音声压级级信噪比不同。ISO1999和ISO7029给出了听力阈值水平统计分布。ISO1999附件B给出了来自非筛查听众的30岁到60岁听力阈值水平(HTL)。ISO7029给出了20至70岁耳科正常人的听力阈值水平。听力阈值水平由纯音平均值(PTA)表示，它是0.5kHz、1kHz、2kHz和4kHz听力阈值的算术平均，信号这部分频段对单词识别率影响较大。对于年轻听众而言，识别率超过95%，信噪比需达到-2.0dB。平均而言，在没有混响情况下，老年听众PTA要达到23.6dB，需要提高信噪比5.5dB。PTA提高1dB，曲线偏移0.26dB至更高的信噪比。考虑较严重的听力损失水平时，对用PTA评估信噪比。中年听众的分值不同于年轻听众。组测试对象数量（男/女）平均年龄PTA范围PTA平均值A34/2121，32，6B38，54，5C27/2470，723，6图B.1不同信噪比下年轻组（A组）、中年组（B组）和老年组（C组）的语音识别率与标准差GB/T××××—××××B.3PTA、性别和年龄之间的关系表B.1给出了耳科正常人（ISO7029）以及工业化国家中未经筛选人群（ISO1999）的PTAPTA。经过筛选和未经筛选的30岁到60岁听众的PTA中值差男女分别为3.5dB与1.5dB。该值采用每个性别耳科正常和未经筛选的听众之间的线性回归来确定。考虑到图表B.2中经济较发达国家成年人年龄与性别比，60岁或者以上耳科正常人的PTA中值第90百分位数为7.4dB，第50百分位数为14.5dB，第10百分位数为23.5dB。每个PTA百分位数对应需提高的信噪比分别为1.9dB，3.8dB和6.1dB。基于年轻听众-2dB信噪比的要求，1.8dB和4.1dB的信噪比可实现50%和90%60岁或以上的老人最大的95%的语音识别率。70岁或者以上老年听众的PTA可等同于假设的70岁老人的PTA。事实上，80岁或者以上老人的HTL每年下降1.5dB。听力能力的下降同每年0.4dB信噪比提高要求一致。表B.1经济发达国家(ISO1999)耳科正常人群(ISO7029)与未经筛选人群的PTA单位：dB表B.2经济发达国家所有成人（超过20岁）中人口年龄和性别的比例年龄男性%女性%9.18.89.18.9409.29.38.59.0606.27.070+5.89.1B.4语音识别率差异测量年轻听众和老年听众母语语音识别率的差异来验证该标准的目标值。参与对象来自6个国家：中国、德国、韩国、日本、泰国和美国。GB/T××××—××××以相同的方式对所有母语听众进行语音识别测试。目标词汇位于各自语言的下列句子中：“下一个词是目标词，请写下来。”。20岁年轻听众和60岁以上的老年听众各20多位参与了语音识别测试，测试用的都是各自的母语。参与者是从没有报告过听力问题的人群中随机选出（未筛选）。50dBA的霍斯谱噪音做为掩蔽噪声。A计权信噪比从-20dB到24dB，以4dB递增。参与者都会听到男女声说出的不同信噪比的16个词汇。测试信号通过耳机或者扬声器播放。图B.2显示了年轻听众对各自母语的语音识别率。图B.3显示了老年听众对各自母语的语音识别率。图B.3中以日本年轻听众的识别率作为参考曲线。经证实，在相同条件下，年轻听众进行修订（如式B.1所示）过英语测试得出的曲线与参考曲线相同。参考曲线使用的函数是心理测量函数。为了得到回归曲线，最高得分(Smax)和50%最高得分的LS,A-LN,A成曲线变化。函数斜度固定在2.9dB。相比采用孤立词语音识别测试的日本听众的平均分，该模型的均方差是0.34%。-S(LS,A-S max1+exp{(m-LS,A-LN,A)/s}也能得出老年听众的回归曲线。计算出年轻听众和老年听众LS,A-LN,A差别，以比较年轻听众和老年听众语音识别能力的差异。Smax比率,即老年听众Smax值除以每个语种年轻听众对应值。对每个语言和性别而言，回归曲线与测量数据的相关系数都大于0.99。Y：语音识别率A：日语；B：英语（美式C：德语（德国D：韩语；E：汉语（普通话F：泰语图B.26种语言年轻听众语音识别率和信噪比之间关系，左图是男声，右图是女声GB/T××××—××××Y：语音识别率A：日语；B：英语（美式C：德语（德国D：韩语；E：汉语（普通话F：泰语图B.26种语言老年听众语音识别率和信噪比之间关系，左图是男声，右图是女声B.5需要提高老年听众信噪比表B.3显示了各语种年轻听众和老年听众的LS,A-LN,A差。年轻听众和老年听众的LS,A-LN,A差意味着要需要提高老年听众的信噪比。发音人性别导致的平均差异是3.3dB。女性的差别比男性的差别大。这不仅仅是因为女性的频率分量较高，还因为女性在较高频率范围内发生与年龄相关的听力损失会严重。这种差别的变化是由听众年龄及其听力变化引起。年轻听众和老年听众的PTA平均差通过三种语言来测量，结果如下：汉语19dB、泰语14dB、日语17dB。表B.3六种语言年轻听众群和老年听众群LS,A-LN,A的差别LS,A-LN,A的差别GB/T××××—××××（资料性）测量条件和测量结果记录示例C.1总则宜做好测量条件和测量结果记录工作。本附录给出了一个测量记录报告的示例。a)测量日期和地点示例：测量日期：年日月测量地点：xx有限公司，XX模型车间b）产品与型号示例：产品与型号：微波炉，型号XX-XXXXc)测量设备及其型号示例：测量设备及其型号：声压级计，型号XX;1/3倍频程分析仪，型号XXXX-XXd）测量位置示例：语音信号的测量位置：微波炉放置在如图X所示的位置（和产品相关）e）明显的噪声源示例：噪声源：厨房流水的声音。水流XXL/分钟f）背景噪声声压级的测量方法示例：信号和背景噪声声压级测量方法：使用倍频程分析仪进行测量g)语音播报和背景噪声的声压级测量结果1）LS,A或者LS,oct2）LN,Aor或者LN,oct示例：背景噪声的声压级：LN,A=51DbC.2记录表单示例测量条件与测量结果宜用表格形式记录，示例如下。GB/T××××—××××表C.1记录表单示例GB/T××××—××××附录D（资料性）确定最小语音声压级的STI方法D.1总则本附录提供了须考虑混响的条件下采用STI确定最小语音声压级的方法。依据GB/T12060.16附录A规定的倍频带声压级与附录D规定的语音传输通道脉冲响应，采用STI来确定最低言语级。该方法同样适用于IEC60268-16规定的条件。D.2脉冲响应测量测量目标语音传输通道脉冲响应的方法为GB/T12060.16中的间接方法或脉冲响应方法。脉冲响应的测量应依据ISO18233进行。由于要使用脉冲响应，该方法仅适用于非时变线性传输通道。D.3测量仪器测量仪器规定如下：a)GB/T3785.1规定的声级计。b)具备依据ISO18233计算脉冲响应的信号处理功能。D.4测量空间与信号源的安装测量应在预期使用语音播报的实际场所进行，扬声器安装在预期使用的位置，安静环境内测量，比如无风的好天气。D.5测量位置a)声级计的麦克风要放置在信号期望被听到的地方。b)声级计的麦克风应放在与听众头部中心对应的位置，朝向扬声器或其他发射信号的设备。c)测量的人员应远离麦克风，以避免来自测量者身体的声音反射。d)可能在多个位置听到信号时，应在多个代表性位置进行测量，包括最近以及尽可能远的位置。D.6传输通道脉冲响应测量程序传输通道脉冲响应的测量应按照如下步骤进行：a)声级计的计权模式为Z计权或者不计权。b)将脉冲响应的测量信号（例如扫频正弦信号）置入播放语音通知的换能器。。c)在测量位置捕捉辐射信号。d)测量房间过于吵闹的话，应对捕捉的信号进行同步平均处理。注：同步平均的次数取决于采用的方法以及背景噪声的声压级，参e)依据ISO18233计算捕捉信号的脉冲响应。C.7用倍频程语音声压级和STI确定最小语音播放声压级的程序考虑目标语音传输通道混响效应最小语音播放声压级可GB/T××××—××××1)采用125Hz到8kHz倍频带测量结果计算信号与背景噪声的LS,i一LN,i。2)采用测量的脉冲响应与LS,i一LN,i根据式D.1计算调制传递函数.mk,fm，倍频带k是125Hz到,8kHz的频带。调制频率fm是0.63Hz到12.5Hz1/3倍频带的中心频率，如下所示。式中:Ls,kLN,k是频带k的信噪比。3)依据IEC60268-16中A5.3的规定，根据信号与背景噪音倍频带声压级的测量结果，采用听觉掩蔽与绝对言语接收校对调制传递函数(mk,fm)。4)用式(D.2)，利用校正的调制传递函数(m'k,fm)计算Ri。5)根据式1，使用(LS,i一LN,i)'代替(LS,i一LN,i)计算频带i(dB)中倍频程传输指数Ti。6)用式2和Ti计算I。7)确认I是否大于0.65。若I小于0.65，那么增大LS,A并重复1)到3)的步骤，直到I大小超过0.65.注:在住宅内观测的典型噪声环境下，LS,A增加3dB，I预期将增加0.1。GB/T××××—××××参考文献[1]ISO9921:2003,ErgonomicsAssessmentofspeechcommunication[2]ISO/IECGuide71:2001,Guidelinesforstandardsdeveloperstoaddresstheneedsofolderpersonsandpersonswithdisabilities[3]ISO/TR22411:2008,ErgonomicsdatandguidelinesfortheapplicationofISO/IECGuide71toproductsandservicestoaddresstheneedsofolderpersonsandpersonswithdisabilities[4]IEC60268-7:2010,SoundsystemequipmentPart7:Headphonesandearphones[5]ISO7240-16:2007,FiredetectionandalarmsystemsPart16:Soundsystemcontrolandindicatingequipment[6]ISO7240-19:2007,FiredetectionandalarmsystemsPart19:Design,installation,commissioningandserviceofsoundsystemsforemergencypurposes[7]ISO15006:2011,RoadvehiclesErgonomicaspectsoftransportinformationandcontrolsystemsSpecificationsforin-vehicleauditorypresentation[8]PEARSONSK.S.,BENNETTR.L.,FIDELLS.Speechlevelsinvariousnoiseenvironments(ReportNo.EPA-600/1-77-025).Washington,DC:U.S.Environmental