语音传输指数用于语言声厅堂音质客观评价研究

The Speech Transmission Index (STI) is an international acceptance metric for the objective evaluation of speech intelligibility. As compared with the traditional objective rating parameters of sound quality for speech auditoria, the STI can predict the combined effects of both reverberation time and signal-to-noise ratio, and corresponding to the subjective perception of speech intelligibility directly, has the advantages that the traditional parameters do not have. However, due to the complexity of STI model, and abundent influnence factors during the measurement, the application and promotion of STI has been far from ideal, except some applications in the fields of sound reinforcement systems and public address systems, in the field of auditoria acoustics, few current domestic and international standards have adopted the STI as a control index. With the latest revision of IEC 60268-16, this situation is changing rapidly. However, prior to the wide application and promotion of the STI method, for the relationship between STI and the traditional parameters such as reverberation time RT, background noise, clarity C50, lateral acoustic energy and so on, and what role can be assumed in the objective evaluation, whether some traditional parameters can be replaced by STI,etc., system-in-depth study still required. The main purpose of this project is to establish a rigorous and scientific solution system, which can provide theoretical and data assistance for the application and promotion of STI in the field of auditoria acoustics, and also provide reference for the further revision of the relevant domestic standards.

语音传输指数（STI）是国际上广泛接受的言语可懂度客观评价参量。与传统语言声厅堂音质客观评价参量相比，STI能综合考虑混响时间、信噪比的影响，并与言语可懂度的主观感受直接对应，有着传统参量不具备的优势。但由于STI方法定义复杂，影响因素较多，应用与推广一直不太理想，当前除了在音频领域有一定的应用之外，在厅堂声学领域，国际、国内标准采用STI作为控制指标的并不多。随着IEC 60268-16最新修订版的推出，这种情况正在快速改变。但在广泛用于厅堂音质客观评价之前，STI与传统评价参量如混响时间RT、背景噪声、明晰度C50、侧向声能因子之间的关系到底如何，以及在厅堂音质客观评价时可承担怎样的角色，是否可以代替一些传统参量等，还需系统深入的研究。本课题的主要目的是要建立一套严谨科学的解决方法体系，为STI方法在厅堂声学领域的推广与应用提供理论与数据支持，也为国内相关标准的下一步修订提供参考。

语音传输指数（STI）是国际上广泛接受的言语可懂度客观评价参量。由于STI方法定义复杂，影响因素较多，在语言声厅堂中的应用与推广一直不太理想。课题主要对STI在语言声厅堂中应用时存在的一些影响因素进行研究，例如影响STI测量结果准确性的因素；与传统音质评价参量如混响时间（RT）、背景噪声、明晰度（C50）、侧向声能因子（LF）之间的关系；以及是否可以代替一些传统音质参量对语言声厅堂进行音质评价等。研究结果可为STI方法在厅堂声学领域的推广与应用提供理论与数据支持，也为国内相关标准的下一步修订提供参考。. 研究发现，按照IEC 60268-16（2011）标准在自然声房间和厅堂中进行STI测量时，有一些可能带来较大误差的影响因素并没有考虑，使得不同房间和厅堂的测量结果之间缺少可比性。即使在IEC标准的最新修订版（2020）中，这种情况仍没有明显改善。课题对这些影响因素进行了详细分析，对误差大小进行了量化并给出了解决方案。这些影响因素主要包括声源特性、测试信号的声压级校准、测量方法与流程、不同语言体系、传声器指向性五个方面，可以通过对测试声源、信号等的选用给出更加明确的限定，并采用规范化的测试流程来解决上述问题。. 结合大量声学实测数据，验证了STI作为厅堂音质评价参量的有效性，结果表明其完全可以代替一些传统的声学参量；建立了STI与RT、信噪比（SNR）的对应关系：在自然声、理想SNR条件下，当STI达到IEC标准的建议值0.62时，RT500–1000Hz约等于0.66 s，此时可懂度得分约为92%；当可懂度得分大于95%时，STI需达到0.7，此时RT500–1000Hz约为0.46 s；计算出了在空场、满场声学条件下若要保证STI值相同，信号声源前1 m处的声压级（Lsp1m）相比于自然声条件（Lsp1m = 60 dBA）时的增益值，Lsp1m应保持在68–73 dBA之间。