Spraakverstaanbaarheid

Presentatie over: "Spraakverstaanbaarheid"— Transcript van de presentatie:

1 Spraakverstaanbaarheid
(criteria, normalisatie, subjectieve en objectieve verstaanbaarheidsmaten, toepassingen en voorspelkracht) Herman J.M. Steeneken ( Reference list (small list) for past and present research. For looking into the future some recent publications are added. Houtgast, T., Steeneken, H.J.M. (1971). Evaluation of speech transmission channels by using artificial signals. Acustica 25(1971) 355‑367. Houtgast, T., Steeneken, H.J.M. (1972). Envelope spectrum and intelligibility of speech in enclosures. Proc Conference on Speech Communication and Processing, April 1972: 392‑395. Steeneken, H.J.M., Houtgast, T. (1973). Intelligibility in telecommunication derived from physical measurements. Rapports et Textes Symposium Intelligibilité de la Parole, November 12‑15, Liege 1973: 316‑324. Houtgast, T., Steeneken, H.J.M. (1973). The modulation transfer function in room acoustics as a predictor of speech intelligibility. Acustica 28(1973) 66‑73. Steeneken, H.J.M., Houtgast, T. (1975). MTF as a physical measure of the quality of communication channels. Textes des Conferences de Colloque nr. 1: l'Acoustique dans les Telecommunications", Paris 1975: 351‑359. Houtgast, T., Steeneken, H.J.M. (1977). Speech intelligibility in rooms; reverberation curve or modulation transfer function? Proc. 9th International Congress on Acoustics, July, Madrid 1977: 92. Steeneken, H.J.M., Houtgast, T. (1979). Measuring ISO‑intelligibility contours in auditoria. Proc. 3rd Symp. of F.A.S.E. on Building Acoustics, September, Dubrovnik 1979: 85‑88. (RASTI). Steeneken, H.J.M., Houtgast, T. (1980). A physical method for measuring speech‑transmission quality. J. Acoust. Soc. Am. 67(1980) 318‑326. VPT 2008

2 Overzicht Kwaliteit van Spraakcommunicatie Spraakverstaanbaarheidmaten
Evaluatiemethoden (subjectief-objectief) Voorspellingsmethoden Samenvatting VPT 2008

3 Het communicatiekanaal
In general the reduction of the speech intelligibility is related to a reduction of the signal-to-noise ratio. Hence, speaking louder, increasing the directivity factor of the listener or a well designed public address system might help. VPT 2008

4 Het communicatiekanaal
Spreker (stem, moedertaal, vocale inspanning) Transmissiepad (lawaai, akoestiek, vervorming) Luisteraar (gehoor, moedertaal) VPT 2008

5 Spraakcommunicatiekwaliteit
Spraakwaliteit Spraakverstaanbaarheid Vocale inspanning Objectieve voorspellingsmethoden VPT 2008

6 Toepassing en criteria (ISO-9921)
Toepassing bij: verst. “vocal effort” Gevaar en waarschuwing matig luid Persoon-tot-persoon (kritiek) redelijk luid Persoon-tot-persoon (algemeen) goed ontspannen Omroepinstallaties openbaar goed normaal Persoonlijke comm. systemen goed normaal VPT 2008

7 Subjectieve evaluatie
Evaluatiemethoden Subjectieve evaluatie meerdere sprekers en luisteraars specifieke testmethoden representatief resultaten soms niet reproduceerbaar Objectieve evaluatie voorspelling van verstaanbaarheid diagnostisch reproduceerbaar VPT 2008

8 Subjectieve evaluatie
Mean Opinion Scores (korte zinnen) beoordeling op (vijfpuntsschaal), zeer veel ppn. Speech Reception Threshold slechts voorspelling bij 50% zinsverstaanbaarheid (Nonsens)woorden in (dragerzin) indirect, groot bereik, arbeidsintensief VPT 2008

9 Objectieve evaluatiemethoden
Speech Interference Level (SIL) beperkt tot directe communicatie in lawaai Speech Transmission Index (STI) geschikt voor alle soorten vervorming Speech Intelligibility Index (SII) geen niet-lineaire en temporele vervorming VPT 2008

10 Relatie tussen subjectieve en objectieve verstaanbaarheidsmaten
VPT 2008

11 Relatie tussen subjectieve en objectieve verstaanbaarheidsmaten
Kwalificatie Sent.% CVC % PB % STI LSA – LLN nonsens bestaande dB woorden woorden Uitstekend >81 > > Goed Redelijk Matig Slecht < <31 <60 < <3 VPT 2008

12 Toegevoegde ruis op basis van het gemiddelde
Demonstratie van vier kwalificaties Uitstekend SNR = dB Goed SNR = dB Redelijk SNR = dB Matig SNR = dB Toegevoegde ruis op basis van het gemiddelde spraakspectrum VPT 2008

13 Criteria ISO-9921 Toepassing Verst. SIL STI Vocale inspan.
Alarm Waarschuwing matig Luid Persoon-tot-persoon (kritisch) redelijk Luid Persoon-tot-persoon (ontspan.) goed Ontspan. Omroepinstallatie openbaar redelijk Normaal Persoonlijke communicatie redelijk Normaal VPT 2008

14 Voorspellingsmethoden
SIL, vocale inspanning, omgevingslawaai STI, vocale inspanning, geslacht spreker, omgevingslawaai, bandbreedte-beperking, maskering, nagalm, echo’s, niet-lineairiteit, (IEC ) SII, vocale inspanning, omgevingslawaai, bandbreedte-beperking, maskering, (ANSI 305.2) VPT 2008

15 Toegevoegde ruis op basis van het gemiddelde
Demonstratie van kwalificatie “Redelijk” Redelijk SNR = 1 dB, (STI = 0,53) geen bandbreedte-beperking Redelijk SNR = 3 dB, (STI = 0,53) bandbreedte Hz Toegevoegde ruis op basis van het gemiddelde spraakspectrum VPT 2008

16 Speech Transmission Index (STI)
Gewogen SNR levert voorspelling spraakkwaliteit VPT 2008

17 Modulatieoverdracht (lijnfrequentie)
VPT 2008

18 Omhullende funktie en spectrum
VPT 2008

19 Omhullende funktie met nagalm en ruis
VPT 2008

20 Modulatieoverdracht (MTF)
De MTF wordt verkregen door de omhullende-spectra van het originele en ontvangen spraaksignaal te vergelijken VPT 2008

21 Matrix voor zeven MTF’s
1 Hz 3 Hz 10 Hz 10 Hz For a full STI measurement the MTF has to be determined for 7 octave bands (125 Hz – 8 kHz) and for 14 modulation frequencies (0.63 Hz – 12.5 Hz). Under the orange buttons a sample of a test signal for 1, 3, and 10 Hz is given. If you listen to this signal in a reverberating environment you will notice a decrease of the fluctuations for the higher modulation frequency. X VPT 2008

22 Modulatieoverdracht meten met testsignaal
VPT 2008

23 Berekening STI (Spraak Transmissie Index)
Voor elke octaafband wordt eerst de effectieve SNR bepaald De gewogen octaaf-bijdrage levert de STI VPT 2008

24 Optimale frequentieweging
De bijdrage per frequentieband hangt af van het type spraak VPT 2008

25 Redundante informatie is overbodig!
VPT 2008

26 Redundantie in het spraakspectrum
VPT 2008

27 Proefpersonen aan het werk
VPT 2008

28 Proefpersoon responsies
CVC woorden, dragerzin: versta des over en nu fijs uit het woord zek einde noteer lal punt “Semi random” combinatie van: 17 beginmedeklinkers 15 klinkers 11 eindmedeklinkers VPT 2008

29 Relatie tussen woordscores en STI
Relatie STI/CVC-score voor mannelijke spraak en condities met ruis en bandbreedte-beperking De verticale spreiding bedraagt s.d. 4.8% VPT 2008

30 STI voor Cabine-omroepinstallatie
VPT 2008

31 Iso STI-contouren in collegezaal
VPT 2008

32 Effectieve versterking van PA-systeem
STI als funktie het omgevings- lawaainiveau Twee condities (met en zonder toespreekinstallatie) Verschil in lawaainiveau bij zelfde STI-waarde levert effectieve versterking van de toespreekinstallatie VPT 2008

33 STI gemeten met spraaksignalen
MTF via verschil van omhullendespectra van verzonden en ontvangen spraaksignalen Toepasbaar bij ruis, nagalm en echo’s maar niet bij niet-lineaire vervorming VPT 2008

34 RASTI (room acoustical STI, 1980)‏
Screening-apparaat 2 Octaafbanden Continu testsignaal Verouderd (gebruik STIPA)! VPT 2008

35 STIPA (STI Public Address, 2001)
Evaluatie voor Public Address Omvat: akoestische omgeving, bandbreedtebeperking, oversturingsvervorming Zeven octaafbanden (125 Hz en 250 Hz samen) Complex omhullende (2 simultane modulatie- frequenties per band) zie: IEC VPT 2008

36 Conclusies Criteria voor vele toepassingen volgens ISO-9921
Subjectieve methoden: representatief, niet diagnostisch Objectieve methoden: voorspellen, snel, diagnostisch VPT 2008