Методи та системи оцінки та корекції акустичних характеристик приміщень для публічних виступів
Вантажиться...
Дата
2024
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
КПІ ім. Ігоря Сікорського
Анотація
Дворник О.О. Методи та системи оцінки та корекції акустичних характеристик приміщень для публічних виступів. – Кваліфікаційна робота на правах рукопису.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 171 «Електроніка». - Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», МОН України, Київ, 2024.
Дисертаційна робота спрямована на дослідження шляхів підвищення точності та швидкості оцінювання акустичних характеристик приміщень в умовах негативної дії шуму та реверберації, а також на дослідження шляхів корекції цих характеристик. Зміст дисертаційного дослідження викладено в чотирьох розділах, де представлено та обґрунтовано основні результати роботи. Актуальність дисертаційної роботи обґрунтовано у вступі, де сформульовано мету та задачі дослідження, описано методи дослідження, надано інформацію про наукову новизну та практичне значення одержаних результатів. У першому розділі виконано огляд існуючих методів і підходів оцінювання розбірливості мови у приміщенні, аналізу ранніх відбиттів у приміщенні, а також методам корекції акустики приміщення. Показано, що в існуючих наукових працях, присвячених дослідженню розбірливості мови, недостатньо вивчене питання, який з методів оцінювання розбірливості мови є оптимальним, за критеріями точності та швидкості вимірювань, для вирішення поставленої задачі, із врахуванням апріорної інформації про завадові умови. Дослідження методів виявлення ранніх відбиттів є актуальним, оскільки аналіз моментів появи ранніх відбиттів дозволяє робити висновки стосовно їх впливу на розбірливість мовлення, а також локалізувати напрями приходу відбиттів до слухача. Аналіз існуючих наукових праць показав, що ґрунтовної відповіді на дане питання поки немає. Ще одним перспективним напрямом дослідження є частотна корекція акустики приміщення. Хоч дане питання досить активно досліджується у світі, однак наразі важко знайти рекомендації стосовно вибору методу корекції в реальному часі з урахуванням зміни наповненості приміщення. Другий розділ присвячений порівнянню різновидів модуляційного методу оцінювання розбірливості мовлення за точністю вимірювань. Результатом порівняння є рекомендації щодо застосування методів в залежності від задачі. Запропоновано використання багатокомпонентного тестового сигналу для порівняння прямого та непрямого методу оцінки індексу передачі мовлення, також проведено порівняння прямого та непрямого методів оцінки індексу передачі мовлення. У третьому розділі представлено методи акустичної експертизи приміщення з використанням штучної голови, показано, що за допомогою використання побутового акустичного обладнання можливо провести вимірювання, що за точністю результатів не поступаються отриманим на професійному обладнанні. Показано, що досягнення прийнятної точності вимірювань є можливим за умови використання запропонованого методу корегування частотної характеристики вимірювального тракту. У четвертому розділі представлені результати інструментальної оцінки якості та корекції якості приміщення. Представлено результати суб’єктивних та об’єктивних оцінок розбірливості мовлення з урахуванням впливу шуму, ранніх та пізніх відбиттів. Розроблено апаратно-програмний комплекс для аналізу напрямків відбиттів звуку у приміщенні, а також продемонстровано працездатність запропонованого методу корекції частотної характеристики приміщення у реальному часі із застосуванням багатоканального компресора. Представлені в дисертації нові теоретичні та практичні результати можна рекомендувати до використання при розробці та експлуатації систем, що призначені для акустичної експертизи приміщення й, зокрема, вимірювання розбірливості мовлення, та частотної корекції приміщення. В дисертаційній роботі отримано наступні наукові результати: 1. Вперше виконано порівняння точності оцінювання індексу розбірливості мовлення в умовах дії шуму та реверберації із використанням повного традиційного методу та повного формантно-модуляційного методу для широких діапазонів значень відношення сигнал-шум та тривалості тестових сигналів. 2. Вперше виконано порівняння швидкого та повного варіантів формантно-модуляційного методу оцінювання індексу розбірливості мовлення в умовах дії шуму та реверберації для широких діапазонів значень відношення сигнал-шум та тривалості тестових сигналів. 3. Вперше запропоновано багатокомпонентний тестовий сигнал та алгоритми його обробки, на основі яких виконано порівняння двох видів непрямого методу оцінки індексу передачі мовлення із прямим методом. 4. Уточнено попередні висновки про те, що формантний метод оцінювання індексу передачі мовлення є найбільш точним та швидким в умовах переважної дії шумової завади. 5. Уточнено умови використання апаратури непрофесійного рівня в апаратно-програмному комплексі «Штучна голова», призначеного для оцінки бінауральних імпульсних характеристик приміщення. 6. Вдосконалено та експериментально перевірено дієвість методу багатоканальної компресії сигналу, спотвореного реверберацією, в задачі послаблення нерівномірності амплітудно-частотної характеристики приміщення. 7. Показано можливість визначення часу реверберації та напрямків приходу відбиттів до слухача шляхом просторового акустичного сканування простору. Практичне значення отриманих результатів полягає у наступному: 1. Встановлено принципову можливость використання повного та швидкого формантно-модуляційних методів оцінювання STI замість традиційного повного модуляційного методу. 2. Встановлена залежність точності формантного, повного модуляційного, повного формантно-модуляційного та швидкого формантно-модуляційного методів оцінювання STI від відношення сигнал-шум та від тривалості тестового сигналу. 3. Виконане коректне порівняння, за точністю вимірювань, прямого та непрямого методів оцінки STI. 4. Отримано практичні рекомендації стосовно корекції частотної характеристики вимірювального тракту системи «Штучна голова», що містить обладнання непрофесійного рівня, для підвищення точності оцінювання бінауральних імпульсних характеристик приміщення. 5. Встановлено працездатність та ефективність методу корекції сигналу, спотвореного реверберацією, на основі методу багатоканальної компресії, що дозволяє послабити нерівномірність амплітудно-частотної характеристики приміщення 6. Встановлено працездатність запропонованого акустичного модуля для вимірювання просторових акустичних характеристик приміщення.
Опис
Ключові слова
розбірливість мовлення, оцінка розбірливості мовлення, штучна голова, акустична експертиза приміщення, корекція амплітудночастотної характеристики приміщення, просторовий аналіз відбиттів у приміщенні, speech intelligibility, speech intelligibility assessment, artificial head, room acoustics analysis, correction of room amplitude-frequency characteristics, spatial reflections analysis in rooms
Бібліографічний опис
Дворник, О. О. Методи та системи оцінки та корекції акустичних характеристик приміщень для публічних виступів : дис. … д-ра філософії : 171 Електроніка / Дворник Олександр Олександрович. – Київ, 2024. – 138 с.