Índice de transmisión de voz

Índice de transmisión del habla (STI) es una medida de la calidad de la transmisión del habla. La medición absoluta de la inteligibilidad del habla es una ciencia compleja. El STI mide algunas características físicas de un canal de transmisión (una sala, equipo electroacústico, línea telefónica, etc.) y expresa la capacidad del canal para transmitir las características de una señal de voz. STI es un predictor de medición objetivo bien establecido de cómo las características del canal de transmisión afectan la inteligibilidad del habla.

La influencia que tiene un canal de transmisión en la inteligibilidad del habla depende de:

• el nivel del discurso
• respuesta de frecuencia del canal
• distorsiones no lineales
• nivel de ruido de fondo
• calidad del equipo de reproducción de sonido
• ecos (reflexiones con retrasos de 100ms)
• el tiempo de reverberación
• efectos psicoacústicos (efectos de siembra)

Historia

El STI fue introducido por Tammo Houtgast y Herman Steeneken en 1971, y fue aceptado por la Acoustical Society of America en 1980. Steeneken y Houtgast decidieron desarrollar el Índice de Transmisión del Habla porque se les encargó llevar a cabo una serie muy larga de tediosas pruebas. Mediciones de inteligibilidad del habla para las Fuerzas Armadas de los Países Bajos. En cambio, dedicaron tiempo a desarrollar un método objetivo mucho más rápido (que en realidad fue el predecesor del STI).

Houtgast y Steeneken desarrollaron el índice de transmisión del habla mientras trabajaban en la Organización Holandesa de Investigación Científica Aplicada (TNO). Su equipo en TNO siguió apoyando y desarrollando el STI, mejorando el modelo y desarrollando hardware y software para medir el STI, hasta 2010. En ese año, el grupo de investigación de TNO responsable del STI se separó de TNO y continuó su trabajo como empresa privada. propiedad de su empresa llamada Embedded Acoustics. Embedded Acoustics ahora continúa apoyando el desarrollo de STI, con Herman Steeneken (ahora formalmente retirado de TNO) todavía actuando como consultor senior.

En los primeros años (hasta aproximadamente 1985), el uso del STI se limitaba en gran medida a una comunidad internacional relativamente pequeña de investigadores del habla. La introducción del RASTI ("Room Acoustics STI") puso el método STI a disposición de una mayor población de ingenieros y consultores, especialmente cuando Bruel &amperio; Kjaer presentó su dispositivo de medición RASTI (basado en el sistema RASTI anterior desarrollado por Steeneken y Houtgast en TNO). RASTI fue diseñado para ser mucho más rápido que el STI original ("completo"), y tarda menos de 30 segundos en lugar de 15 minutos en medir un punto. Sin embargo, RASTI sólo estaba destinado (como su nombre indica) a la acústica pura de la sala, no a la electroacústica. La aplicación de RASTI a cadenas de transmisión con componentes electroacústicos (como altavoces y micrófonos) se volvió bastante común y generó quejas sobre resultados inexactos. El uso de RASTI incluso fue especificado por algunas normas de aplicación (como la especificación CAA 15 para sistemas de megafonía en cabinas de aviones) para aplicaciones con electroacústica, simplemente porque era el único método viable en ese momento. En ocasiones, las deficiencias de RASTI fueron simplemente aceptadas por falta de una alternativa mejor. TNO produjo y vendió instrumentos para medir las ITS completas y varios otros derivados de las ITS, pero estos dispositivos eran relativamente caros, grandes y pesados.

Alrededor del año 2000, se hizo plenamente evidente la necesidad de una alternativa a RASTI que también pudiera aplicarse de forma segura a los sistemas de megafonía (PA). En TNO, Jan Verhave y Herman Steeneken comenzaron a trabajar en un nuevo método STI, que más tarde se conocería como STIPA (STI para Ppúblico Sistemas de direcciones). Gold-Line fabricó el primer dispositivo que incluía mediciones STIPA disponible para la venta al público en general. En este momento, los instrumentos de medición STIPA están disponibles de varios fabricantes.

RASTI fue estandarizado internacionalmente en 1988, en IEC-60268-16. Desde entonces, IEC-60268-16 ha sido revisada tres veces; las últimas revisiones (rev.4) aparecieron en 2011. Cada revisión incluyó actualizaciones de la metodología de CTI que había sido aceptada en la comunidad de investigación de CTI a lo largo del tiempo, como la inclusión de redundancia entre bandas de octava adyacentes (rev.2), enmascaramiento auditivo dependiente del nivel (rev.3) y varios métodos para aplicar el STI a poblaciones específicas como los no nativos y las personas con discapacidad auditiva (rev.4). Un equipo de mantenimiento de IEC está trabajando actualmente en la rev. 5.

RASTI fue declarado obsoleto por la IEC en junio de 2011, con la aparición de rev. 4 de IEC-602682-16. En ese momento, este derivado simplificado de STI todavía estaba estipulado como método estándar en algunas industrias. STIPA se considera ahora el sucesor de RASTI para casi todas las aplicaciones.

Escala

STI es una medida de representación numérica de las características del canal de comunicación cuyo valor varía de 0 = malo a 1 = excelente. En esta escala, un STI de al menos 0,5 es deseable para la mayoría de las aplicaciones.

Barnett (1995, 1999) propuso utilizar una escala de referencia, la escala comúnde inteligibilidad CIS (CIS), basado en una relación matemática con STI (CIS = 1 + log (STI)).

STI predice la probabilidad de que se comprendan sílabas, palabras y oraciones. Por ejemplo, para los hablantes nativos, esta probabilidad viene dada por:

Si se trata de hablantes no nativos, personas con trastornos del habla o personas con problemas de audición, existen otras probabilidades.

Es interesante pero no asombroso que la predicción de STI sea independiente del lenguaje hablado – no asombroso, ya que se mide la capacidad del canal para transportar patrones de lenguaje físico.

Otro método se define para computar una medida física altamente correlacionada con la inteligibilidad del discurso como evaluada por las pruebas de percepción del discurso dadas a un grupo de conversadores y oyentes. Esta medida se llama SPeech Intelligibility Index, o SII.

Bandas de calificación nominal para CTI

La norma IEC 60268-16 ed4 2011 define una escala de calificación para brindar flexibilidad para diferentes aplicaciones. Los valores de esta escala alfa van desde "U" a "A+".

Normas

STI ha ganado aceptación internacional como cuantificador de la influencia del canal en la inteligibilidad del habla. La clasificación objetiva de la inteligibilidad del habla por índice de transmisión del habla de la Comisión Electrotécnica Internacional, preparada por el Comité Técnico TC 100, define el estándar internacional.

Además, los siguientes estándares tienen, como parte de los requisitos a cumplir, pruebas integradas del STI y la realización de un índice mínimo de transmisión del habla:

• Normas de la Organización Internacional para la Normalización (ISO) para altavoces de sistemas de sonido en sistemas de detección y alarma contra incendios
• National Fire Protection Association Alarm Code
• British Standards Institution Sistemas de detección y alarma de incendios para edificios
• German Institute for Standardization Sound Systems for Emergency Purposes

ESTIPA

STIPA (Índice de transmisión Sde voz S para Ppúblico Address Systems) es una versión del STI que utiliza un método simplificado y una señal de prueba. Dentro de la señal STIPA, cada banda de octava se modula simultáneamente con dos frecuencias de modulación. Las frecuencias de modulación se distribuyen entre las bandas de octava de forma equilibrada, lo que permite obtener una medición STI confiable basada en una matriz de función de transferencia de modulación escasamente muestreada. Aunque inicialmente se diseñó para sistemas de megafonía (e instalaciones similares, como sistemas de evacuación por voz y sistemas de notificación masiva), STIPA también se puede utilizar para una variedad de otras aplicaciones. La única situación en la que RASTI se considera actualmente inferior a la ITS completa es en presencia de ecos fuertes.

Una sola medición de STIPA generalmente toma entre 15 y 25 segundos, lo que combina la velocidad de RASTI con (casi) el amplio alcance de aplicabilidad y confiabilidad de STI completo.

Dado que STIPA está ampliamente disponible y dado que RASTI tiene varias desventajas y ningún beneficio sobre STIPA, RASTI ahora se considera obsoleto.

"Señal de prueba de CTIPA"

Una muestra de una señal de prueba STIPA desde NTi Audio (2011)

---

¿Problemas para jugar este archivo? Vea la ayuda de los medios.

Aunque la señal de la prueba STIPA no se parece al habla para el oído humano, en términos de contenido de frecuencia y fluctuaciones de intensidad es una señal con características similares al habla.

El habla se puede describir como ruido cuya intensidad se modula mediante señales de baja frecuencia. La señal STIPA contiene dichas modulaciones de intensidad en 14 frecuencias de modulación diferentes, repartidas en bandas de 7 octavas. En el extremo receptor del sistema de comunicación, se mide la profundidad de modulación de la señal recibida y se compara con la de la señal de prueba en cada una de varias bandas de frecuencia. Las reducciones en la profundidad de la modulación están asociadas con la pérdida de inteligibilidad.

Método indirecto

Un método alternativo de respuesta al impulso, también conocido como "método indirecto," Se supone que el canal es lineal y requiere una sincronización más estricta de la fuente de sonido con el instrumento de medición. La principal ventaja del método indirecto sobre el método directo (basado en señales de prueba moduladas) es que se mide la matriz MTF completa, cubriendo todas las frecuencias de modulación relevantes en todas las bandas de octava. En espacios muy grandes (como catedrales), donde es probable que se produzcan ecos, normalmente se prefiere el método indirecto al método directo (por ejemplo, utilizando señales STIPA moduladas). En general, el método indirecto suele ser la mejor opción cuando se estudia la inteligibilidad del habla basándose en la "acústica pura de la sala" cuando no hay componentes electroacústicos presentes dentro de la ruta de transmisión.

Sin embargo, el requisito de que el canal debe ser lineal implica que el método indirecto no se puede utilizar de manera confiable en muchas aplicaciones de la vida real: siempre que la cadena de transmisión presenta componentes que podrían exhibir un comportamiento no lineal (como altavoces), las mediciones indirectas puede producir resultados incorrectos. Además, dependiendo del tipo de medición de la respuesta al impulso que se utilice, es posible que la influencia del ruido de fondo presente durante las mediciones no se aborde correctamente. Esto significa que el método indirecto sólo debe utilizarse con mucho cuidado al medir sistemas de megafonía y sistemas de evacuación por voz. IEC-60268-16 rev. 4 no rechaza el método indirecto para tales aplicaciones, pero emite las siguientes palabras de advertencia: "Por lo tanto, se requiere un análisis crítico de cómo se obtiene la respuesta al impulso y potencialmente influenciado por no linealidades en el sistema de transmisión, particularmente como en En la práctica, los componentes del sistema pueden funcionar al límite de su rango de rendimiento." En la práctica, la verificación de la validez del supuesto de linealidad suele ser demasiado compleja para el uso diario, lo que hace que el método STIPA (directo) sea el método preferido cuando se trata de altavoces.

Aunque muchas herramientas de medición basadas en el método indirecto ofrecen STIPA así como "ITS completa" opciones, la escasa matriz de función de transferencia de modulación inherente a STIPA no ofrece ventajas cuando se utiliza el método indirecto. Las mediciones STIPA basadas en la respuesta al impulso no deben confundirse con las mediciones STIPA directas, ya que la validez del resultado aún depende de si el canal es lineal o no.

Lista de fabricantes de instrumentos de medición de ITS

Los instrumentos de medición de ITS son (y han sido) fabricados por varios fabricantes. A continuación se muestra una lista de marcas bajo las cuales se han vendido instrumentos de medición de ITS, en orden alfabético.

• Precisión de audio [2]. Ofrece una opción de plug-in STI para su uso con analizadores de audio de la serie APx500.
• Audiomatica [3]. Ofrece una herramienta STI (incluyendo STIPA) en el sistema CLIO 11 que cumple con la última versión de la norma (IEC-60268-16 rev. 4). El sistema CLIO 12 es capaz de medir STI/STIPA indirecta y STIPA directa.
• Bedrock Audio [4]. Esta es la marca bajo la cual Embedded Acoustics vende su hardware STIPA, como el SM50.
• Brüel " Kjær [5]. Ofrece soluciones manuales y basadas en software.
• Línea de oro [6]. Primero para ofrecer soluciones de medición STIPA (DSP2 y DSP30), pero actualmente no ofrece ninguna herramienta que cumpla con los últimos estándares (IEC-60268-16 rev. 4).
• Acústica HEAD [7]. Ofrece opciones de ITS (incluyendo STIPA, STITEL y RASTI) tanto para los sistemas de prueba Artemis Suite [8] como ACQUA [9].
• Ivie. Ofrece herramientas de medición acústica compatibles con STIPA como el IE-45.
• Norsonic [11]. Norsonic era temprano para adoptar STIPA y ofrecer módulos STIPA en sus instrumentos (Nor-140). Vendido por Scantek, Inc. en Columbia Maryland.
• NTi Audio [12]. Ofrece módulos STIPA con su línea AL1 y XL2 de instrumentos de medición acústica, así como un Talkbox y otros periféricos. Apparent market leader at this moment (2013).
• Quest [13]. Ahora parte de 3M, Quest produce herramientas como el Verificador de Búsqueda.
• Svantek [14] Ofrece una solución de medición STI (incluyendo STIPA) con sus medidores de nivel de sonido más avanzados.
• TNO. Actualmente no comercializa ningún producto, pero vendió (entre otros) la serie STIDAS de instrumentos de medición antes.

El mercado de soluciones de medición de ITS aún se está desarrollando, por lo que la lista anterior está sujeta a cambios a medida que los fabricantes ingresan o salen del mercado. La lista no incluye a los productores de software que producen software de simulación y medición acústica compatible con STI. Las aplicaciones móviles para mediciones STIPA (como las vendidas por Studio Six Digital [15] y Embedded Acoustics [16]) también están excluidas de la lista.