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BISTI – Binaurale Erweiterung des Speech Transmission Index (STI)

06.11.2017

Die Übertragungsqualität von Beschallungsanlagen wird häufig mit dem Speech-Transmission-Index (STI) bewertet, welcher ihre Modulationsübertragung erfasst. Für Notfall-Sprachdurchsagen fordern die Richtlinien einen Mindestwert des STI von 0,5. Die STI-Messung erfolgt üblicherweise mit einem einfachen Messmikrofon. Aus der Praxis ist bekannt, dass dabei die erzielte reale Sprachverständlichkeit in räumlich komplexen Situationen oftmals unterschätzt wird, da weder Kopfabschattung noch Zeitverarbeitung des binaural arbeitenden menschlichen Gehörs berücksichtigt werden. Zur Verbesserung der Einschätzung der mit Beschallungsanlagen in solchen Hörsituationen erreichbaren Sprachverständlichkeit wurde im Rahmen einer durch die AiF im Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand geförderten Kooperationsprojektes mit TAC - Technische Akustik,  Grevenbroich, ein binauraler STI (BISTI) entwickelt.

Dazu wurde der genormte STI-Algorithmus um ein von den Kooperationspartnern weiterentwickeltes Korrelationsmodell ergänzt. Die Performance des BISTI wurde in der PTB in Hörversuchsreihen zur Untersuchung des Zusammenhangs von BISTI und erzielter Sprachverständlichkeit (im Vergleich zum STI) in simulierten räumlichen Schallfeldern untersucht. Als Sprachmaterial dienten einsilbige Wörter der Struktur Konsonant-Vokal-Konsonant (CVC-Wörter), die durch gezielte Zugabe von Nachhall und Störgeräusch, auch in Kombination von beiden Störgrößen, in 18 räumlichen Hörsituationen auf genau bekannte BISTI- bzw. STI-Werte eingestellt wurden.

In den Hörversuchen wurde die Einsilber-Sprachverständlichkeit (CVC-Verständlichkeit) in den 18 Hörsituationen als Funktion des STI- bzw. BISTI-Wertes ermittelt. Als Bezugsgröße für den monauralen Fall (beide Ohren hören genau das gleiche) dienten Referenzmessungen in einem STI-Wertebereich von 0,3 bis 0,7. Die Ergebnisse der binauralen Messungen in den verschiedenen räumlichen Situationen wurden mit der monauralen Referenzkurve verglichen.

Bild 1 zeigt diesen Vergleich für den STI. Die CVC-Verständlichkeit liegt mit zwei Ausnahmen (Kombination 3 und 5, jeweils aus Nachhall und Störgeräusch) oberhalb der Referenzkurve für die Bezugsgröße STI. Das gilt vor allem für STI-Werte < 0,5. Insgesamt wird die in der Praxis erreichte Sprachverständlichkeit durch den STI deutlich unterschätzt.

 

Bild 1: Mittelwerte der Einsilber-Wortverständlichkeit (CVC-Verständlichkeit) für je sechs räumliche Hörsituationen im Nachhall (blau), Störgeräusch (rot) und Kombinationen aus Nachhall und Störgeräusch (grün) über dem (monauralen) STI. Die schwarze Kurve zeigt die Referenz aus den monauralen Hörversuchen.

Bild 2 zeigt, in gleicher Darstellung wie Bild 1, die CVC-Verständlichkeit über dem BISTI. Hier ist eine deutliche Annäherung der erzielten Sprachverständlichkeit an die Referenzkurve zu beobachten. Insbesondere gilt das für alle reflexionsfreien Testsituationen. Auch stimmen die Messergebnisse für die Nachhallsituationen wesentlich besser mit der Referenzkurve überein. Ausreißer bilden die Ergebnisse für Kombinationen aus Störgeräusch und Nachhall 3 und 5. Diese Situationen werden durch den monauralen STI besser beurteilt.

Bild 2: Mittelwerte der Einsilber-Wortverständlichkeit (CVC-Verständlichkeit) für die gleichen  sechs räumlichen Hörsituationen wie in Bild 1 im Nachhall (blau), Störgeräusch (rot) und Kombinationen aus Nachhall und Störgeräusch (grün) über dem BISTI. Die schwarze Kurve zeigt die Referenz aus den monauralen Hörversuchen.

Die Hörversuche haben gezeigt, dass der BISTI wesentlich besser als der STI dazu geeignet ist, die durch Beschallungsanlagen erzielbare Sprachverständlichkeit in komplexen räumlichen Hörsituationen zu beschreiben. Dies gilt insbesondere für den kritischen Bereich von BISTI- bzw. STI-Werten ≤ 0,5. Beschallungsanlagen können so zielgerichteter geplant und gemessen werden. Jedoch sind weitere Untersuchungen angeraten. Anlass hierfür bieten die Ergebnisse für Kombinationen aus Störgeräusch und Nachhall.

Dieses Projekt wurde durch die AiF im Rahmen des ZIM-Programms unter dem Kennzeichen KF2303716ED4 gefördert.

Ansprechpartner:

Dr.-Ing. Thomas Fedtke, FB 1.6, AG 1.61, E-Mail: Opens window for sending emailThomas.Fedtke(at)ptb.de