Raumakustik III. FHNW HABG CAS Akustik 4 h. Version: 26. Februar 2009

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1 Raumakustik III FHNW HABG CAS Akustik 4 h Version: 6. Februar 9 Inhalt Logatome STI CATT () Logatome Um die Sprachverständlichkeit in Räumen zu messen, wurde früher (und auch heute noch) sog. Logatome verwendet. Diese müssen vorgelesen werden und um zu einem eindeutigen Resultat zu gelangen. Zusammengefasst ist folgendes zu beachten: Es sind mindestens Logatome im Abstand von 6'' zu verwenden. Es sollte ein geübter Sprecher verwendet werden. Jedes Logatom sollte mit einer Vorankündigung "Achtung..." gesprochen werden. Es ist eine Referenzperson m vom Sprecher zu platzieren. Diese sollte ca. 96% der Logatome richtig aufschreiben. Der Punktestand der Referenzperson gilt dann als %. Die ersten Logatome ergeben einen Anhaltspunkt über etwaige Eigenheiten des Schreibers, die im weiteren keinen Fehler geben sollten. (z.b. Verwechslung von "t" mit "d") Nach 5 Logatomen ist eine Pause zu machen. Anbei eine Serie von Logatomen aus einem Logatom-Test: lid lan schles sen grirk gold trül zwet bar jul hecht wint schrolb falt frorch keg nand wein degt gautz

2 kroch maust heir brüm garn STI Ein objektives Messverfahren ist das STI Verfahren (Speach Transmission Index). Die Idee ist, dass 4 5 die Sprachverständlichkeit durch Störgeräusche beeinträchtigt wird, die Sprache durch eine Serie von moduliertem Oktavbandrauschen unterscheidlicher Frequenz nachgebildet werden kann, durch Störgeräusche und die Antwort des Raumes die Modulationen reduziert wird, dargestellt durch die Modulations-Transfer-Funktionen(MTF), dass daraus scheinbare Signal-Rauschverhältnisse gebildet werden können und sich die Sprachverständlichkeit aus diesen Signal-Rauschverhältnissen ergibt. Man moduliere ein Oktavbandrauschen mit einem Kosinus (z.b. khz mit.5 Hz) und erhält somit ein Signal folgender Intensität: Modulierte Schall-Intensität I ohne Störung I [ Zeit [s] Es ist ersichtlich, dass bei diesem Beispiel die mittlere Intensität. ist. -> C5 Pink_Mod _5 Hz.Wav Die Modulationtransferfunktion MTF des Trägersignals (Oktavbandrauschen des Oktavbandes k), moduliert mit der Frequenz f, ist definiert als das Verhältnis der

3 Modulationsamplitude zum durchschnittlichen Pegel: m 4,.5.., f I RMS. Dies wäre im obigen Beipiel Die Antwort des Raumes, vor allem die Nachhallzeit, reduziert nun die MTF. Z.B. bei einer Nachhallzeit von. s ergibt sich: Modulierte Schall-Intensität I mit einer Nachhallzeit T 6. s I [ Zeit [s] Theoretisch ergibt sich die MTF unter Berücksichtigung der Nachhallzeit zu: C p ft k.8 Ganz genau wird die MTF aus der oktavgefilterten Impulsantwort des Raumes bestimmt nach folgender Formel: N h t cos p f t dt C Nh t sin p F t dt k k N h t dt k Durch Störgeräusche wird die Modulation weiter reduziert, wie hier gezeigt bei einem Störgeräusch dessen Intensität gleich der Intensität des modulierten Signals ist (das Signal-Rauschverhältnis L ist also db): S/N

4 Modulierte Schall-Intensität I mit einer Störung gleicher Stärke wie das Nutzsignal I [ Zeit [s] Man erhält so eine um das Störgeräusch korigierte MTF: m' k, f CI noise, k CI rs, k CI am, k. Zusätzlich zum Störgeräusch kann so auch die Hörschwelle I rs, k und auch die Verdeckung (Zwicker) vom benachbarten Band durch I am, k K CI noise, k K.6 wie ein Störgeräusch berücksichtigt werden. Wie sieht nun das Verfahren konkret aus? Das Verfahren wird für 4 Modulationsfrequenzen: f.6,.8,.,.5,.6,.,.5,.5, 4., 5., 6., 8.,.,.5 Hz von Oktavbandrauschen in folgenden 7 Bändern: k 5, 5, 5, k, k, 4k, 8k Hz durchgeführt, was im ganzen zu 98 Werten führt. Bestimme aus der Nachhallzeit oder durch direkte Messung der Impulsantwort die MTF: Bestimme aus der Impulsantwort die Intensität der Modulation und die Intensität des Störgeräusches I noise, k und bilde unter Berücksichtigung der Hörschwelle und der Verdeckung die korrigierte Impulsantwort: m' k, f CI noise, k CI rs, k CI am, k. Berechne daraus wieder das effektive Signal-Rausch-Verhältnis: SNR log k, f m' k, f Km' k, f db. Beschneide wo nötig die SNR k, f auf einen Bereich von -5dB.. 5dB. Bilde die SNR auf einen Bereich von... ab: TI k, f k, f SNR C5 k, f. 4 > f Bilde den arithmetischen Mitelwert über alle 4 Modulationsfrequenzen: MTI k 4 Bilde den STI unter Berücksichtigung der Gewichtung a und einer Redudanzkorrektur b 4 T, f.

5 7 6 für männliche und weibliche Stimme : STI k > a k MTI k K> k b k MT MTC Die die Gewichtungsfaktoren und der Hörschwellenfaktor sind normiert. Nach EN sind diese: Parameter für die Berechnung des STI gem. EN 668-6:998 5 Hz 5 Hz 5 Hz Hz Hz 4 Hz 8 Hz Weiblich k k Männlich k k Hörschwellenfa ktor I rs,k Die Form des Spektrums der menschliche Sprache ist gegeben durch: Spektrum der menschlichen Stimme auf. dba normiert 5 Hz 5 Hz 5 Hz Hz Hz 4 Hz 8 Hz Weiblich Männlich Die Bewertung und der Zusammenhang des STI mit der Verständlichkeit von Silben und Sätzen ist: 5

6 oder mit dem CIS (Common Intelligibility Scale): CIS. Clog STI. Zum klassischen STI gibt es noch zwei vereinfachte Verfahren: RASTI (Rapid STI) und STI-PA (STI-Public Anoncement). Sie verwenden eine Untermenge der 98 Kombinationen von Modulationsfrequenz und Trägerfrequenz: RASTI (9 Kombinationen; Trägerfrequenzen {5 Hz, khz} mit Modulationsfrequenzen aus der Menge {.6,.8,,.5,,.5,.5, 6., }): (5, ), (5, ), (5, 4), (5, 8) und (k,.6), (k,.5), (k,.5), (k, 5), (k, ). STI-PA (4 Kombinationen; alle 7 Trägerfrequenzen mit je Modulationsfrequenzen ausser.6 Hz und 8 Hz): (5, ), (5, 5), (5, ), (5, 5), (5,.6), (5,.5), (k, ), (k, ), (k,.5), (k, 6.), (4k,.8), (4k, 4), (8k,.5), (8k,.5). -> E STI PA.Wav In den allermeisten Situationenn genügt der STI-PA und ist vor allem in preisgünstigen Geräten implementiert, die die Modulation direkt mittels eines Test-Signals, z.b. ab CD messen (Norsonic NS 8, Neutrik NTI Akustilyzer). Der RASTI wurde für ein Gerät von Bruel&Kjaer entwickelt, scheint aber durch den STI-PA abgelöst zu werden. Für die Messung des STI sind Geräte nötig, die den STI über die Impulsantwort berechnen. Beispiel 6

7 Berechne den STI für eine Nachhallzeit von. s. Wie verändert sich der STI mit Rosa Rauschen von einem Pegel von 5 dba? (Man nehme dazu eine männliche Stimme mit einem durchschnittlichen Pegel von 65 dba beim Hörer.) CATT. Prinzipien der Simulation Spiegelquellen Strahlverfolgung Diffuse Reflexion. CATT 7