Основы ФАп. Учебное пособие для студентов высших учебных заведений по специальности
 Скачать 7.93 Mb.
|
9.1. Связь инструментальных измерений технических параметров (объективных испытаний) и акустических прослушиваний (субъективных экспертиз). Современная акустическая метрология, при всей совершенности и многогранности современных методов измерений, по-прежнему не может дать абсолютно точную оценку качества звучания(КЗ). Связано это с отсутствием чёткой корреляции между объективными параметрами звукового тракта, измеряемыми инструментально (с помощью приборов) и субъективным восприятием звукового сигнала (восприятие на слух) [1,2,4,12,14]. Например - объективные измерения основных характеристик проигрывателей компакт-дисков (КД) даже невысокой ценовой категории (рабочий частотный диапазон, нелинейные искажения, соотношение сигнал/шум, джиггер) по своим параметрам очень высоки. И если рассматривать только их, то можно сделать вывод, что все модели обладают исключительно высоким качеством звучания и в этом плане практически неотличимы друг от друга. Однако на деле это не так, поскольку на слух разница в звучании таких устройств весьма значительна. Поэтому наиболее достоверной в данном случае является субъективная оценка. Это не значит, что не нужно учитывать объективные измерения, но их результаты должны лишь дополнять результаты прослушивания. А окончательная оценка КЗ звуковых трактов в подавляющем большинстве случаев остаётся всё же за корректно проведёнными субъективными испытаниями. Под корректностьюсубъективной экспертизы понимается: правильно подобранное помещение прослушивания (без акустических дефектов), выбор соответствующего звукового тракта, отбор наиболее значимых оцениваемых параметров и взвешенное их шкалирование, методически обоснованный подбор тестовых фонограмм, отбор экспертов нужной квалификации, достаточное число экспертных прослушиваний. 9.2. Оценка качества звучания речи В соответствии с Рекомендацией Р.48 МККТТ эффективная полоса пропускания звукового тракта речевого (тонального) сигнала лежит в области 300-3400 Гц. Основным критерием, определяющим качество речевого сигнала, является разборчивость, т.е. смысловая понятностьпереданной информации слушателю. Для проведения испытаний по оценке разборчивости используются тональный и артикуляционный методы, в которых экспертные оценки выносятся подготовленными слушателями-экспертами. Основополагающим в этом случае является статистическая достоверность их результатов, т.е. число участвующих в испытаниях экспертов и количество прослушиваний должны быть достаточными [12,14,19]. Тональный методоснован на способности человеческого уха достаточно точно улавливать минимальный порог уровня громкости. Речевой сигнал воспроизводится в виде отдельных тональных полосок. При прослушивании их уровень уменьшается до минимально воспринимаемой громкости. Полученные значения затухания с помощью справочных таблиц, используемых при расчётах разборчивости речи, пересчитываются и дают численное значение этого параметра. Для воспроизведения тональных полосок используется тональный генератор и специальный акустический измерительный инструмент - искусственный рот(рис.9.1). Конструктивно - это небольшой громкоговоритель в комбинированном боксе с объёмом, примерно равном объёму человеческого рта. Противоположная от громкоговорителя стенка бокса имеет отверстие, примерно равное по площади рту говорящего человека. Поскольку АЧХ и импульсные характеристики громкоговорителя имеют свои особенности, результаты оценки разборчивости тональным методом, даже при большом количестве прослушиваний, не обладают высокой достоверностью.  Рисунок 9.1. Разрез искусственного рта. Артикуляционный методпредусматривает воспроизведение слогов, слов или фраз и восприятие их на слух экспертами. Чаще всего используются слоги и несуществующие слова (например, "шуц", "ыть", "вусь", "янь" и пр.), чтобы слушатели не домысливали услышанное. В полном виде таблицы приведены в ГОСТ Р 50840-95. Для проведения испытаний, заранее составленные в таблицы слоги или слова (обычно по 50 единиц), записанные профессиональными дикторами, воспроизводятся через звуковой тракт. Эксперты заносят услышанное в свои протоколы. Сопоставляя услышанное с исходным материалом, можно сделать вывод о качестве разборчивости. Оценочные характеристики для слоговых артикуляционных испытаний приведены в (табл.9.1). Таблица 9.1 - Оценочные характеристики для слоговых артикуляционных испытаний. |
| Оценка разборчивости (класс качества) | Характеристика класса качества | % совпадений с табличным материалом |
| Отличная (высший) | Понимание передаваемой речи без малейшего напряжения внимания | >80 |
| Хорошая (первый) | Понимание передаваемой речи без затруднений | 56-80 |
| Удовлетворительная (второй) | Понимание передаваемой речи с некоторым напряжением внимания, без переспросов и повторений | 41 -55 |
| Предельно допустимая (третий) | Понимание передаваемой речи с некоторым напряжением внимания, редкими переспросами и повторениями | 25-40 |
| Неудовлетворительная (четвёртый) | Понимание передаваемой речи с большим напряжением внимания, частыми переспросами и повторениями | <25 |
Артикуляционный метод первоначально разрабатывался для оценки качества разборчивости речи в радиопередающих трактах АМ и МВ ЧМ. Звучания тестов артикуляционных таблиц после прохождения в радио-тракте прослушиваются экспертами, находящимися в удалении (например, в разных городах). Результаты экспертных протоколов статистически обрабатываются. Достоверность таких субъективных испытаний, как правило, достаточно высока. Кроме того, артикуляционный метод очень удобен для периодического технологического контроля качества передачи. Изменение разборчивости речи и качества звучания из-за неполадок в радиопередающей аппаратуре, при введении в испытываемый тракт дополнительного устройства или замена одного из компонентов тракта выявляется весьма достоверно.
Но столь же успешным стало применение артикуляционного метода при оценке разборчивости речи в зрительных залах. Один из конкретных примеров - проведённые в 1999-2000г.г. работы по изучению технического состояния и настройке существующей системы звукоусиления зрительного зала Государственного академического большого театра России.
Акустические испытания производились в трех точках в партере; в двух точках в бенуаре; и в одной точке в амфитеатре. Рабочие настроенные измерения проводились при максимально допустимом уровне громкости в пустом зале (с запасом 3дБ до уровня самовозбуждения системы). Для измерений использовались артикуляционные слоговые таблицы. В каждой точке производилось 6 независимых измерений с участием 6 экспертов. Количество слогов в каждом измерении составило 100. После доводки системы звукоусиления были получены следующие результаты (табл.9.2)
Таблица 9.2. Результаты измерений.
| Номер точки | % совпадений | Оценка разборчивости |
| 1 (партер) | 80 | отличная |
| 2 (партер) | 84 | отличная |
| 3 (амфитеатр) | 80 | отличная |
| 4 (бенуар) | 73 | хорошая |
| 5(бенуар) | 71 | хорошая |
| 6 (партер) | 69 | хорошая |
Столь же удобно артикуляционным методом проводить оценку разборчивости речи в небольших залах без звукоусиления. Здесь используется "живой" дикторский голос. Для чтения артикуляционных таблиц приглашаются не менее трёх разных профессиональных дикторов, чтобы специфическая окраска их голосов не повлияла на результаты измерений.
С появлением цифровых систем записи и сжатия речи, были выявлены специфические шумы и искажения, ухудшающие качество речи. Для их оценки введены разновидности артикуляционных испытаний. Для оценки заметности искажений, вносимых кодеком, наиболее точными являются парные сравнения испытательных фраз. Качество речи испытуемого тракта оценивают путем сравнения с эталонным трактом, в качестве которого используют стандартный телефонный тракт (по Рекомендации Р.48 МККТТ). Качество речи оценивают по контрольным фразам, приведенным в ГОСТ Р 50840-95. Каждую контрольную фразу передают два раза:
один раз сигнал передается через оцениваемый тракт,
второй через эталонный тракт.
Таблица 9.3. Соответствие между качеством речи речевого тракта и оценкой в баллах для метода парных сравнений.
| Характеристика качества речи | Баллы |
| Естественность звучания речи. Высокая узнаваемость. Полное отсутствие помех и искажений. | 4,6-5,0 |
| Естественность звучания речи. Высокая узнаваемость. Отдельные малозаметные искажения или помехи. | 4,0-4,5 |
| Естественность звучания речи. Высокая узнаваемость. Слабое постоянное присутствие отдельных видов искажений или помех. | 3,5-3,9 |
| Незначительное нарушение естественности и узнаваемости. Заметное присутствие отдельных искажений или помех. | 3,0-3,4 |
| Заметное нарушение естественности и ухудшение узнаваемости, присутствие нескольких видов искажений (картавость, гнусавость и др.) или помех. | 2,5-2,9 |
| Существенное искажение естественности и ухудшение узнаваемости. Постоянное присутствие искажений типа картавость, гнусавость и др. или помех. | 1,7-2,4 |
| Сильные искажения типа картавость, гнусавость и др. Механический голос. Наблюдается потеря естественности и узнаваемости. | <1,7 |
Порядок чередования трактов - случайный. Контрольные фразы, произносимые диктором, могут быть записаны на магнитную ленту, а затем прослушаны экспертами в записи. Принятые паузы между фразами 2-3 сек, между парами фраз 4-5сек. Однако, специфика цифрового кодирования такова, что иногда создаются заметные искажения. Они, хотя и не мешают ее восприятию, но легко различимы сравнительно с обычным телефонным трактом. Поэтому они обеспечивают телефонному тракту 100 % предпочтение. Здесь оценка экспертом "лучше" или "хуже" некорректна. Поэтому качество речи по методу парных сравнений оценивается по 5-балльной системе с оценочным шагом в 0,1балла. В качестве репера для сравнения принимается качество стандартного аналогового звукового тракта при работе от телефонного аппарата с динамическим микрофоном и при номинальном уровне. Его качество оценивается в 4 балла. Соответствие между качеством речи речевого тракта и оценкой в баллах для метода парных сравнений приведено в (табл.9.3).
Заметность искажений, вносимых кодеком, оценивается также измерениями фразовой разборчивостипри ускоренном темпе произнесения. Таблицы с соответствующими короткими фразами (три-четыре слова приведены в ГОСТ Р 50840-95.) состоят из коротких фраз в три-четыре слова. Диктор читает одну таблицу фраз в нормальном темпе произнесения (одна фраза за 2,4сек) и вторую таблицу в ускоренном темпе (одна фраза за 1,5-1,6сек). Пауза между фразами не менее 5-6сек. Эксперт прослушивает сначала таблицу, прочитанную диктором в нормальном темпе, затем таблицу, прочитанную тем же диктором. Фразу считают неправильно принятой, если хотя бы одно слово экспертом воспринято неправильно, пропущено или добавлено. Фразовую разборчивость определяют путем вычисления процента правильно принятых фраз для нормального и ускоренного темпов произнесения.
Вполне очевидно, что требования к высокой статистической достоверности делают артикуляционный метод достаточно трудоёмким. Высокие требования предъявляются также к квалификации экспертов. Однако всё это окупается высокой достоверностью получаемых результатов.
9.3. Аудиометрия
Аудиометрия – особый вид акустических измерений, предназначенный для исследования свойств слуха человека, например, для обнаружения его отклонений от нормального. Аудиометрия - основная часть содержания медицинской акустики. Проверка слуха человека особенно важна для лиц, обязанных воспринимать звуковые, например, речевые, сигналы - водителей транспортных средств, работников производственных и строительных предприятий, военнослужащих и т.д. При необходимости аудиометрическим испытаниям подвергают творческих работников звукового и телевизионного вещания: звукорежиссеров, звукоинженеров, звукооператоров, музыкальных редакторов, актеров, музыкантов, певцов [12,14,19].
Учитывая тонкую нервную структуру и легкую психическую ранимость представителей творческих профессий, эти испытания должны проводиться весьма деликатно. Аудиометрия, как метод медицинского исследования, используется не только для диагностики отклонений слуха от нормы, но и для выявления некоторых других заболеваний человека. В аудиометрии чаще всего используют субъективные методы исследования, реже - объективные. Субъективные методы основаны на устных ответах испытуемого на измерительные сигналы, подаваемые оператором, объективные — на контроле с помощью особых приборов физиологических реакций, вызываемых звуковыми раздражителями. При этом широко используются методики теории условных рефлексов, разработанные И.П.Павловым и его учениками.
Для субъективных исследований чаще всего используют особые приборы, называемые - аудиометрами. При исследованиях испытуемого помещают в камеру, хорошо изолированную от внешних шумов. В качестве измерительных сигналов используют тональные посылки разной частоты, полоски "белого" шума, речевые сигналы.
9.4. Аудиометры с синусоидальными испытательными сигналами
Аудиометрические методы используются, главным образом, для обнаружения и исследования отклонений остроты слуха от нормальной. Поэтому результаты измерений выражают чаще всего как потерю слуха по сравнению с остротой слуха для нормального среднестатистического слуха. Приборы для проверки остроты слуха — аудиометры — содержат следующие основные части:
генератор звуковых частот,
устройство регулирования уровня сигнала,
устройство подведения звукового сигнала к уху испытуемого.
Генератор звуковых частот формирует синусоидальные напряжения в диапазоне чувствительности слуха — от 30 до 16000Гц. Формируемые электрические сигналы усиливаются и через регулятор уровня и головной телефон или громкоговоритель подводятся к уху испытуемого. Регулятор уровня изменяет интенсивность сигнала скачками не более чем через 5дБ.
Острота слуха проверяется поочередно для правого и левого уха. Другое ухо во время испытания закрывается заглушкой, уровень звукового давления постепенно уменьшается. Испытуемый должен ответить на вопрос: когда он перестает слышать тон той или иной частоты. Получаемые в результате испытаний графики не являются кривыми равной громкости для порога слышимости. Они лишь отображают потерю слуха по сравнению с остротой слуха, принятой за норму.
Образец подобных графиков представлен на (рис.9.5, график 1) характеризует остроту слуха по костной проводимости. Этот показатель свидетельствует о нормальной чувствительности слуха по костной проводимости. Можно сделать вывод, что главный орган уха — улитка — не поврежден. График 2 построен по воздушной проводимости, т.е. с участием наружного и среднего уха. Потеря слуха составляет примерно 50дБ во всем диапазоне слышимых звуков.
Рисунок 9.5. График 1 характеризует остроту слуха по костной проводимости. График 2 построен по воздушной проводимости.
Наряду с изложенной, существует другая методика и соответственно, существует иной тип аудиометра. В нем вместо непрерывного измерительного сигнала вырабатывается группа звуковых импульсов. Количество импульсов по желанию оператора может изменяться. Чаще всего устанавливают 4-5 импульсов в группе. Оператор фиксирует число импульсов по вспышкам светодиода или много сигнального приспособления. Испытуемый этих вспышек не видит, но иногда перед началом группы импульсов ему подают световой сигнал.
Считается, что эта методика проведения испытаний дает более повторяющиеся результаты. Испытуемый вместо ответов вида "слышу - не слышу" фиксирует на бланке число услышанных импульсов.
Такой способ проведения испытаний занимает больше времени, но он позволяет тестировать сразу группу испытуемых, снабженных головными телефонами. Каждый отмечает результат на своем бланке.
В некоторых современных моделях аудиометров в качестве источника измерительных сигналов используют фонограммы синусоидальных напряжений разных частот или узкие (полуоктавные или третьоктавные) полоски шума с меняющейся средней частотой. Такое усовершенствование упростило процедуры испытаний остроты слуха, однако некоторые медики и врачи-гигиенисты считают, что новшество сковывает возможности экспериментов над слухом пациентов.
9.5. Калибровка аудиометров
Калибровка аудиометров состоит из двух операций:
- установление соответствия между числовыми значениями шкалы частот и истинным значением частоты [12].
- установление соответствия между значением шкалы регулятора уровня 0 фон, порогу слышимости на каждой измерительной частоте.
Операция корректирования шкалы частот под истинные значения частот сравнительно проста. Допустимое расхождение между этими двумя значениями не должно превышать + 2,5 % от истинного значения частоты. Более сложной операцией является калибровка (поверка) шкалы прибора по чувствительности (по уровню).
Для этой операции используют вспомогательное устройство - т.н. "искусственное ухо", которое представляет собой небольшую акустическую камеру цилиндрической формы. Ее объем примерно равен объему полости наружного уха и слухового прохода (6 см3), а акустическое сопротивление равно акустическому сопротивлению этого объема уха. В нижнее отверстие цилиндрической камеры вставлен микрофон — приемник давления с известной чувствительностью Е = U/p, мВ / Па. Напряжение на зажимах микрофона измеряют вольтметром. К верхнему отверстию камеры прикрепляют измерительный головной телефон.
Теоретически процесс калибровки должен заключаться в следующем. Зная чувствительность микрофона «искусственного уха», устанавливали бы такое напряжение на микрофоне камеры, которое соответствовало бы нулю шкалы уровней на каждой частоте. Это соответствовало бы нулю шкалы уровней на этих частотах, т.е. имитировало бы кривую порога слышимости уха. Но измерение столь малых напряжений сопровождалось бы большой погрешностью ввиду влияния акустических и электрических шумов.
Поэтому калибровку ведут на уровнях, превышающих порог слышимости на 20-40 фон, а затем пересчетом устанавливают значения 0 фон на шкале регулятора уровня аудиометра.
Процедура калибровки аудиометра по уровню сложна и утомительна, занимает много времени. Однако без ее проведения нельзя ручаться за точность измерения остроты слуха. Разумеется, при серийном производстве аудиометров операции калибровки повторяют в ограниченном объеме, на 2 - 3 частотах.
9.6. Речевые аудиометры
Строение речевых аудиометров схожа со строением аудиометров, в которых в качестве источника измерительного сигнала применяют генератор звуковых частот. Отличие заключается в том, что в качестве источника сигнала используют "живую" речь диктора или фонограммы этой речи. Содержанием фонограмм может быть осмысленная речь или набор бессмысленных словосочетаний [12].
Диктор читает текст, стараясь поддерживать неизменным уровень громкости. Для этого он наблюдает за показаниями измерителя уровня. Иногда в структуру речевого аудиометра вводят автоматический регулятор уровня. Он поддерживает неизменным средний уровень сигнала и тем самым нивелирует уровень громкости речи. Поэтому уменьшается погрешность результатов измерений.
Речевой аудиометр необходим для диагностики некоторых заболеваний мозга, когда человек слышит звуки речи, но не понимает их смысла. Установлено, что для человека со здоровой психикой результаты испытаний слуха на синусоидальных сигналах (тонах) хорошо коррелируются с результатами испытаний на речевых сигналах. При некоторых заболеваниях мозга или отклонениях от нормальной психики эта корреляция нарушается. Это служит основанием для более глубокого обследования деятельности мозга.
Процедуры речевой аудиометрии иногда используют для оценки качества систем и устройств связи и вещания. В этом случае они близки к процедурам артикуляционных испытаний. Речевая аудиометрия позволяет выявить такие потери слуха, какие невозможно определить при помощи аудиометров, в которых генерируются чистые тоны. С помощью первой определяют прямые потери слуха на речи, что очень важно для пациента.
Общий недостаток всех аудиометрических испытаний – они носят субъективный характер, и их невозможно проверить объективно. Этой цели служат другие методы, разработанные на основе методик школы И.П.Павлова. Этой цели служат некоторые физиологические реакции на звуковое раздражение.
9.7. Акустические камеры для аудиометрии
Главное требование, которое предъявляют к акустическим камерам для аудиометрии — хорошая защищенность от внешних акустических шумов. При проведении аудиометрических испытаний с помощью громкоговорителя уровень проникающего в камеру шума не должен превышать 20дБ над порогом слышимости. Такую звукоизоляцию можно получить лишь при конструкции камеры "коробка в коробке", т.е. при наличии двойных массивных преград. Особенно сложно обеспечить хорошую звукоизоляцию на нижних частотах измерений. В силу физических свойств-преград звукоизоляция спадает по мере уменьшения частоты. Напомним, что собственная звукоизоляция [12] :
где ω - круговая частота, ρ - плотность преграды, d - ее толщина.
К счастью, чувствительность слуха также заметно спадает с уменьшением частоты. Это облегчает требования к защите от проникающих шумов.
Требования к звукоизоляции уменьшаются при использовании для прослушивания испытательных сигналов головного телефона и применении заглушки на второе ухо. Уровень проникающего шума может достигать в этом случае 40-45дБ, что обеспечивается одиночными преградами. Главный источник проникающего шума - дверь. Должен быть обеспечен плотный притвор по всему периметру. Наличие вентиляционных отверстий уменьшает звукоизоляцию практически до нуля. Поэтому объем камеры выбирают, исходя из наличия достаточного для дыхания объема воздуха. Объем камеры должен составлять 20-25м3. Камера не должна иметь экстравагантного интерьера. Она должна напоминать обычный кабинет врача. Это необходимо для поддержания спокойного психического состояния испытуемого. Камера должна быть отделана эффективными звукопоглощающими материалами, чтобы избежать редких при таком небольшом объема резонансов, особенно неприятных на низких частотах. Время реверберации должно быть примерно 0,3-0,4 сек.
9.8. Феномен юношеской глухоты
Аудиометрия обнаружила и объяснила одно новое для медицины явление. Примерно 15 лет тому назад врачи стали отмечать стойкое ухудшение слуха у значительной части молодежи, в возрастной категории от 14 до 20 лет. В.А.Мерзловская (Студенческая поликлиника МФТИ) и другие врачи, занимавшиеся медицинским контролем людей, поступающих в высшие учебные заведения, пытались обнаружить причины этого явления и пришли к выводу, что в 70-75 % случаев оно связано с тем, что молодые люди злоупотребляют слушанием на большой громкости музыкальных программ с помощью носимых устройств – плееров [4,12].
В слуховом проходе уха, замкнутом с одной стороны ушным телефоном, а с другой - барабанной перепонкой, создаются чрезмерные звуковые давления, вызывающие большие механические усилия на слуховые нервы улитки внутреннего уха.
Если слух в течение 2-х часов подвергается воздействию звуков с уровнем звукового давления 100 дБ (на пиках звучания), то к концу этого воздействия чувствительность слуха спадает примерно на 40 дБ, причем даже спустя 2 часа после прекращения звукового воздействия чувствительность слуха восстанавливается не полностью.
Длительное слушание музыкальных программ с большими уровнями приводит к стойкому поражению слуха. Чувствительность слуха начинает спадать примерно с частоты 800Гц, и к 4кГц этот спад достигает примерно 40дБ.
Врачи-гигиенисты рекомендуют ограничить слушание музыкальных программ с помощью плееров двумя часами в день. Однако изготовители подобных аппаратов пока не стремятся включить эти рекомендации в инструкции по пользованию плеерами.
9.9. Субъективные оценки акустических свойств помещения
Недостатки объективных методов. Придумано и введено в научный обиход много параметров, призванных объективно отображать акустические свойства помещений[12,14,19]:
время реверберации, его частотный ход,
время эквивалентной (эффективной) реверберации,
акустическое отношение и других.
Все они с разных сторон характеризуют акустику помещений. Но пока не найден единый параметр, обобщенно отображающий акустические свойства помещений. Возможно, он и не будет найден, поскольку не существует. А уже существующие неполно отображают эти свойства.
Поэтому, наряду с объективными показателями, широко используют субъективные показатели и методы оценки акустических свойств помещений.
Как это ни странно, объективные параметры и метод исследования акустики помещений не дают однозначного ответа на вопрос: Хорошо ли помещение в акустическом отношении или плохо?
Числовые значения времени реверберации, считающиеся оптимальными, иногда различаются на 30-40 %, Эти различия можно объяснить художественными склонностями, привычками музыкантов и экспертов, занимающихся оптимизацией параметра, считающегося основным.
Значительно различаются воззрения относительно частотной характеристики времени реверберации. В американской практике считается полезным иметь подъем времени реверберации на частоте 125Гцна 40-50% по отношению к времени реверберации на частоте 500Гц, и несколько меньший подъем (на 30-40%) на частоте 4кГц. Полагают, что эти подъемы в некоторой степени компенсируют спад чувствительности слуха на краевых участках частотного диапазона слышимых звуков.
В Европе считается более приемлемой горизонтальная частотная характеристика времени реверберации. Считается допустимым лишь небольшой подъем на нижних частотах. Некоторые исполнители и дирижеры высоко оценивают залы, в которых зафиксированы даже спады частотной характеристики времени реверберации на нижних и верхних частотах.
Эстетическая оценка звучания музыки в двух залах, в которых время реверберации расчетными и конструктивными мерами доведено до оптимального, может существенно отличаться. Оказывается, существенное влияние на оценку зала влияют времена прихода к слушателям начальных отражений. Если геометрия зала такова, что времена запаздывания близки к рекомендованным, музыка и речь звучат хорошо, несмотря на то, что время реверберации далеко от оптимального.
Существенную роль играют направления прихода волн, отраженных от преград. Если большая часть энергии начальных отражений приходит к слушателям со стороны сцены или эстрады, звучания оказывается "плоским", пространственные ощущения подавленными. Еще хуже, если энергия начальных отражений приходит сзади, когда происходят сильные отражения от тыльной стены зала.
Для эстетической оценки акустических свойств зала важнее обращать внимание на явные акустические недостатки: "бубнение", обусловленное сильно выраженными резонансами зала на нижних частотах, фокусировку звука, наличие или отсутствие "порхающего эха", сильное поглощение звуковой энергии на средних и верхних частотах сидящими в зале слушателями (зрителями). Этот недостаток получил название «эффект слушательских (зрительских) мест». Он вызван тем, что основная часть энергии распространяется параллельно плоскости партера, а не путем отражений от потолка и стен помещения, и потому сильно поглощается слушателями (зрителями).
Существуют и иные акустически недостатки, не учитываемые принятыми объективными параметрами. Долгое время считалось, что для получения хороших акустических свойств нужно стремиться к высокой диффузности, т.е. возможно более равномерному распределению звуковой энергии по объему помещения. Работы Тиле, Дрейзена, Качеровича, Фурдуева развеяли это заблуждение. Об этом можно прочесть в разделе "Измерение степени диффузности звукового поля" (гл.2).
Следовательно, и этот введенный в обиход параметр "Степень диффузности звукового поля" не дает однозначной оценки акустических свойств помещений. Необходимы иные, субъективные параметры. Они дополняют объективные параметры и характеристики.
Понятия, используемые при субъективной оценке акустических свойств помещений. Субъективные параметры имеют большей частью качественный, эстетический характер. Нужно подчеркнуть, что их вводят именно для оценки акустических свойств помещений, а не для оценки качества сигналов, уже прошедших вещательный канал или тракт. Эксперты, производящие субъективную оценку акустических свойств помещений, должны быть специально подготовлены для выполнения своих задач. Важно, чтобы они однозначно понимали словесные определения, используемые в субъективных экспертизах. Количество субъективных понятий достигает многих десятков. Идут изыскания по сокращению числа экспертных оценок. Унифицируются и оговариваются условия наблюдения, подбираются специально музыкальные и речевые произведения, чтобы результаты экспертиз, производимых в разных залах, могли быть сравнимы.
В содержание тестовых программ должны быть включены отрывки симфонических, камерных, хоровых произведений, звучание рояля, скрипки, виолончели, деревянных и медных духовых инструментов, современных эстрадных ансамблей, сольное пение, дикторская и художественная речь. Должно оцениваться звучание по его мелодическим, гармоническим и ритмическим качествам.
Для оценки длительности отзвука пользуются определениями: чрезмерная, нормальная, заниженная. Иногда употребляют более тонкую нюансоровку определений. Пространственное впечатление определяют словами: объемно, воздушно, распределено в глубину, "собрано в кучу". Пространственные ощущения усиливаются при минимальной когерентности сигналов, поступающих в правое и левое ухо, при значительной доле энергии отраженных волн.
Ясность звучания характеризуют хорошей разделимостью звучания оркестровых и хоровых групп: разделимостью звучания отдельных инструментов и голосов певцов. Иногда пользуются определением: детальность. Широко пользуются парными понятиями (антонимами): разборчиво - неразборчиво, раздельно - слитно, детально - смазано.
Различают баланс звучностей и тембровый (тональный) баланс. Под балансом звучностей понимают соразмерность звучания оркестровых групп или групп голосов хора, отсутствие излишнего подчеркивания звучностей отдельных инструментов. Тембровый (тональный) баланс характеризуют следующими ассоциативными понятиями: нейтрально - окрашено, светло - тускло, звонко - глухо, мягко — жестко, резко - мягко, полно - жидко. Как о недостатках, говорят: крикливо, трудно, резко.
При артикуляционных испытаниях обращают внимание на ясность, четкость восприятия звуков речи и интонацию: богатая - бедная, теплая - холодная, выразительная - невыразительная, живая - мертвая, уточенная - грубая, жизнерадостная - грустная. Иногда оценивают громкость звучания ансамбля или солистов в зале.
Громкость звучания определяется не только интенсивностью звуков, извлекаемых из инструментов, но и звукопоглощением зала, интенсивностью начальных отражений, равномерностью или неравномерностью звукового поля на слушательских местах. Громкость сама по себе не является параметром качества. Но от нее зависит различимость полезного звучания при наличии акустических шумов, и в этом понимании громкость характеризует качество звучания.
Связь субъективных и объективных параметров. Существует множество работ, посвященных субъективной оценке акустического качества залов и её связи с объективными параметрами. Из них наибольшего внимания заслуживают исследования, проведенные группами акустиков и музыкантов под руководством Беранека, Кремера, Рейхардта, Шредера [1,2,12,14].
Результатом работы группы Шредера была методика, позволяющая оценить акустические качества помещения по двум критериям:
четкость, определяемая как отношение энергии, приходящей в точку приема за начальный период отзвука (50мс) ко всей энергии, пришедшей за время отзвука;
интеруральная когерентность, т.е. степень схожести звуков, поступающих к правому и левому уху за длительность отзвука.
Чем меньше была корреляция, тем более высокие оценки давали эксперты помещению. Но оказалось, что эта методика позволяет получить лишь общую оценку качества залов и слушательских мест, но не позволяет сопоставить эти оценки с объективными параметрами качества залов.
Иные результаты получила группа Кремера. Музыкантам-экспертам были предложены 150 пар возможных критериев, После критического обсуждения количество пар было сокращено до 19, а затем до 4-х критериев. Однако не удалось выяснить, с какими весовыми коэффициентами эти критерии должны входить в общую оценку качества.
Наибольший объем исследований по субъективной оценке акустического качества залов провела группа Беранека. Беранек ранжировал по качеству 47 наиболее удачных по акустическим качествам залов во всем мире. Было проверено, имеется ли корреляция между качеством залов и 18 критериями, принятыми к рассмотрению при субъективных оценках.
При обработке результатов Беранек пришел к выводу, что количество субъективных критериев может быть сведено к восьми. Рейхардт (Дрезденский технический университет) предположил, что из 18 критериев, предложенных Беранеком, можно выделить четыре главных. При этом он исходил из того, что критерии, характеризующие заметные и устранимые недостатки, должны быть исключены из рассмотрения. Для оценки оставшихся четырех критериев были найдены соответствующие объективные критерии:
прозрачность звучания соответствует критерию ясности С,
пространственное впечатление - соответствует критерию пространственного впечатления R,
тембральное окрашивание звучания - частотной характеристике времени реверберации T(f),
громкость - плотности звуковой энергии в помещении ε = E/V, где V объем помещения, Е - энергия, заключенная в этом объеме.
Рейхардт утверждает, что совокупность этих четырех критериев вполне достаточна для оценки акустического качества помещения. Он замечает, что объективные критерии должны быть уточнены. Остается открытым вопрос: с какими весовыми коэффициентами эти критерии должны входить в общую оценку качества. Этот вопрос подлежит исследованию.
Контрольные вопросы к главе 9
В чём разница между объективными и субъективными оценками качества звучания?
Что понимается под корректностью измерений качества звучания?
Назовите отличия между тональным и артикуляциионным методами оценки разборчивости.
Назовите основной критерий, определяющий качество звучания речевого сигнала.
Сколько точек было выбрано в зале Государственного академического большого театра России при оценке разборчивости речи в 2000 г.?
Какова балльная шкала для оценки качества речи по методу парных сравнений?
Какова длительность чтения каждой табличной фразы при нормальном и ускоренном темпах при оценке фразовой разборчивости речи?
Назовите критерий правильно принятой экспертом фразы при оценке фразовой разборчивости речи.
Чем отличаются прямые экспертные прослушивания от сопоставительных?
Как называется система отбора экспертов качества звучания по их компетентности, предложенная В.В. Фурдуевым?
Перечислите причины, препятствующие получению достоверных результатов оценки качества звучания при субъективной оценке.
Назначение блоков в структуре аудиометра.
Каковы преимущества и недостатки аудиометров, в которых испытательные сигналы представлены в виде готовой фонограммы?
Какие операции выполняют при калибровке аудиометров?
Почему кроме аудиометров, в которых генерируются тональные измерительные сигналы, используют речевые аудиометры?
Какие технические требования предъявляют к акустическим камерам, в которых производят аудиометрию?
Почему в дополнение к объективным вводят субъективные оценки качества акустики помещений?
Какими субъективными понятиями характеризуют акустические качества помещений?
Каковы связи между субъективными и объективными параметрами?
Какие субъективные параметры и почему можно исключить из дальнейшего рассмотрения?
В чем заключается суть исследований акустических свойств помещений, проведенных под руководством различных акустиков?