ГОСТ Р 50840-95

 

ПЕРЕДАЧА РЕЧИ
ПО ТРАКТАМ СВЯЗИ

МЕТОДЫ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА,
РАЗБОРЧИВОСТИ И УЗНАВАЕМОСТИ

 

 

ГОССТАНДАРТ РОССИИ

Москва

 

 

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Московским Государственным университетом и войсковой частью 93901

ВНЕСЕН Ассоциацией «Гуманитарное знание»

2 ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 21.11.95 № 579

3 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

ВВЕДЕНИЕ

Настоящий стандарт регламентирует получение комплексной оценки качества передачи речи, основанной на методах измерения показателей разборчивости и качества речи, а также узнаваемости голоса диктора. Оценки, установленные стандартом, могут быть получены в обычном (ручном) и автоматизированном (машинном) режимах. Комплексная оценка включает в себя значения слоговой разборчивости, показателя заметности искажения качества речи в тракте (аппаратуре) связи по методу парных сравнений относительно контрольного тракта, показателя заметности искажения шести селективных признаков (картавость, гнусавость и др.), а также ряда других оценок. В машинном режиме используется ПЭВМ типа IВМ РС/АТ, пакет программ «КРЕС» Ассоциации «Гуманитарное знание» Московского Государственного университета, что обеспечивает автоматизацию измерительных процедур (подсчет результатов измерения, лингвистический анализ матриц звуковых ошибок, оформление протоколов измерений и пр.).

 

СОДЕРЖАНИЕ

ПЕРЕДАЧА РЕЧИ ПО ТРАКТАМ СВЯЗИ

Методы оценки качества, разборчивости и узнаваемости

Speech transmission over varies communication channels.

Дата введения 1997-01-01

1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Настоящий стандарт распространяется на тракты (аппаратуру) телефонной проводной и радиосвязи, в которых используется аналоговый речевой сигнал, а также на устройства, содержащие преобразователи речевого сигнала в цифровую форму, синтезаторы речи, и устанавливает нормы качества передачи (воспроизведения) речи и методы измерений:

 - разборчивости речи методом артикуляционных измерений;

 - разборчивости речи методом артикуляционных измерений по таблицам неполных слогов (метод дописывания);

 - качества речи методом парных сравнений испытуемого и контрольного трактов;

 - качества речи методом оценки величины заметности искажений селективных признаков;

 - разборчивости, качества речи и узнаваемости голоса диктора методом парных сравнений;

 - фразовой разборчивости в испытуемом тракте при ускоренном в 1,4 - 1,6 раза по сравнению с нормальным темпе произнесения.

2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 7153-85 Аппараты телефонные общего применения. Общие технические условия

ГОСТ 13107-79 Устройства приема и передачи речи. Методы измерения шумов

ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды

ГОСТ 17187-81 Шумомеры. Общие технические требования и методы испытаний

ГОСТ 24863-87 Магнитофоны бытовые. Общие технические условия

3 ОПРЕДЕЛЕНИЯ

В настоящем стандарте применяют следующие термины с соответствующими определениями.

Разборчивость речи - относительное количество (в процентах) правильно принятых элементов (слогов, слов, фраз) артикуляционных таблиц.

Качество речи - величина, характеризующая субъективную оценку звучания речи в испытуемом тракте:

 - по сравнению со звучанием в контрольном тракте (принятым за пять баллов);

 - по сравнению со звучанием речи в другом тракте (в процентах предпочтения).

Узнаваемость голоса диктора - величина, характеризующая степень сохранения субъективно воспринимаемых индивидуальных признаков голоса диктора в испытуемом тракте.

Селективные признаки - специфические субъективно воспринимаемые характеристики звучания речи:

 - картавость - искажение сонорных «л», «р»;

 - плаксивость - дрожание основного тона;

 - гнусавость - звучание речи с излишней назализацией («произношение в нос»);

 - механический голос - монотонность речи, потеря естественности звучания речи;

 - дребезжание, хрип - неровный, резкий и прерывистый звук;

 - помеха - шум и призвуки в речевых паузах.

Нормальный темп речи - чтение вслух печатного текста со скоростью около 4 слогов (8 звуков) в секунду.

Ускоренный темп речи - то же со скоростью около 6 слогов (12 звуков) в секунду.

4 ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

4.1 При выполнении измерений должны быть применены измерительные системы, испытательное оборудование и средства измерений:

 - магнитофоны первой группы сложности по ГОСТ 24863;

 - динамические головные телефоны;

 - контрольный тракт - телефонный канал с эффективной полосой пропускания частот 300 - 3400 Гц в соответствии с приложением А и оконечное телефонное оборудование с электроакустическими характеристиками, соответствующими телефонному аппарату класса 0 по ГОСТ 7153, или телефонный аппарат типа П-171;

 - шумомер по ГОСТ 17187, класс точности 3.

4.2 Для выполнения измерений допускается использование дополнительного оборудования:

 - ПЭВМ типа IВМ РС/АТ с устройством ввода-вывода речевой информации с характеристиками для магнитофонов первой группы сложности по ГОСТ 24863;

 - пакет программ по оценке КАЧЕСТВА РЕЧЕВОЙ СВЯЗИ («КРЕС») для автоматизации методов измерений, обработки данных и оформления протоколов;

 - набор дискет с речевыми тестами и слоговыми артикуляционными таблицами (приложение к пакету «КРЕС»).

5 ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ И ПОДГОТОВКА К ИЗМЕРЕНИЯМ

5.1 Измерения должны проводиться в нормальных климатических условиях по ГОСТ 15150.

5.2 Уровень и форма спектра акустического шума в помещении для испытаний должны быть указаны в технических условиях на испытуемый тракт (аппаратуру) конкретного типа. При отсутствии указаний испытания проводят при уровне шума не более 50 дБ (по шкале А ГОСТ 13107).

5.3 Измерения проводит бригада операторов (дикторы и аудиторы), не имеющих явных дефектов речи и слуха.

Измерения разборчивости речи проводит бригада в возрасте от 18 до 30 лет, в составе которой должно быть не менее трех дикторов (двух мужчин и одной женщины) и трех аудиторов. Состав бригады аудиторов произвольный. Аудиторы могут быть дикторами.

Измерения качества речи и узнаваемости диктора по голосу проводит бригада, в которой должно быть не менее 5 дикторов (трех мужчин и двух женщин) и 15 аудиторов. Состав бригады аудиторов произвольный. Аудиторы могут быть дикторами.

Для проведения государственных испытаний тракта (аппаратуры) рекомендуется формировать новую бригаду аудиторов.

5.4 При использовании ПЭВМ аудиторы должны быть обучены работе на клавиатуре по вводу цифро-буквенной информации со скоростью около 40 знаков в минуту.

5.5 При подготовке к проведению измерений речевой тест (фразы или таблицы) подается на вход испытуемого тракта (аппаратуры) и записывается с выхода тракта на магнитофон или вводится в память ПЭВМ.

Чтение тестового материала осуществляется через штатное абонентское оконечное оборудование испытуемого тракта (аппаратуры) или при его отсутствии через оконечное телефонное оборудование с электроакустическими характеристиками, соответствующими телефонному аппарату класса 0 по ГОСТ 7153, или через телефонный аппарат типа П-171.

Допускается предварительная запись речевого материала на магнитофоне 1-го класса или его хранение в ПЭВМ.

5.6 Результаты измерений должны быть оформлены протоколом, содержащим:

 - объект испытаний;

 - цель испытаний;

 - материально-техническое обеспечение;

 - условия и методику проведения испытаний;

 - результаты измерений;

 - выводы и рекомендации.

6 ИЗМЕРЕНИЕ РАЗБОРЧИВОСТИ РЕЧИ АРТИКУЛЯЦИОННЫМ МЕТОДОМ

6.1 Измерения проводит бригада операторов в составе, указанном в 5.3, прошедшая специальное обучение (тренировку), путем прослушивания на головные телефоны слоговых артикуляционных таблиц, указанных в приложении Б.

6.2 Бригаду операторов рекомендуется обучать в два этапа.

6.3 На первом этапе обучения операторы знакомятся со структурой речевого материала, осваивают технику его произношения, а также адаптируются к восприятию речи, искаженной в испытуемом тракте (аппаратуре) в соответствующих акустических условиях.

6.4 Чтение слогов осуществляется диктором ровным голосом, четко, но без подчеркивания отдельных звуков с постоянным уровнем речи, который контролируется шумомером на испытательной фразе «Не видали мы такого невода».

Слоги следует читать в следующем ритме: 1 слог в (3 ± 0,3) с.

6.5 Диктор должен выдерживать постоянный ритм речи на протяжении чтения всей таблицы.

6.6 Аудитор записывает принятые слоги в бланк, форма которого приведена на рисунке 1.

Таблица № ________________________ Дата ________________________________

Диктор __________________________________ Тип тракта ____________________

Аудитор ____________________________ Уровень шума, дБ ___________________

Чтение таблицы:

(в столбик, в строчку)

Рисунок 1

Если аудитор не понял переданного слога, он прочеркивает соответствующую пронумерованную строку в бланке принятых слогов.

6.7 На втором этапе тренировки проводится цикл измерений при использовании испытуемого тракта.

6.8 Цикл измерений включает в себя прием всеми аудиторами от всех дикторов по 5к таблиц, где к = 1, 2, 3 .... Пятерки таблиц должны иметь номера 1 - 5, 6 - 10, 11 - 15 и т.д.

Использование при измерении неполной пятерки таблиц не допускается. Слоговые таблицы с одинаковыми номерами должны использоваться не чаще одного раза в неделю.

6.9 Для каждого измерения вычисляется среднее значение разборчивости (S) по формуле

                                                                     (1)

где S_i - результат единичного измерения, % (диктор - таблица - аудитор);

N - число единичных измерений.

Далее выявляют сомнительные значения S_i, которые отбрасывают, и вычисляют новое значение S. Методика обработки приведена в приложении В.

6.10 Тренировку считают законченной при достижении бригадой стабильных результатов измерения разборчивости (повторяемость значений средней разборчивости по бригаде в течение 2 - 3 дней).

6.11 Аудиторы, результаты которых имеют систематическое отклонение от средних значений по бригаде более чем на величины, указанные в таблице 1, подлежат замене или исключению из бригады.

Таблица 1

В процентах

6.12 Время работы бригады должно быть не более 4 ч за один день. После приема 5 таблиц делается перерыв 5 - 10 мин. Общее число таблиц за одно измерение до 40.

6.13 При работе в акустических шумах бригада приступает к измерениям спустя 5 - 10 мин после пребывания в условиях шума. Общее число таблиц - 30 (при уровне шума 80 - 100 дБ) и 20 (при уровне шума более 100 дБ).

6.14 Классы качества и нормы разборчивости речи - в соответствии с таблицей 2.

6.15 Метод следует использовать при аттестации тракта (аппаратуры) связи.

Таблица 2

7 ИЗМЕРЕНИЕ РАЗБОРЧИВОСТИ РЕЧИ АРТИКУЛЯЦИОННЫМ МЕТОДОМ ПО ТАБЛИЦАМ НЕПОЛНЫХ СЛОГОВ

7.1 При наличии дополнительного оборудования (ПЭВМ с устройством ввода-вывода речевой информации) измеряют разборчивость методом дописывания неполных слогов, полученных из таблиц приложения Б. Пример такой формы, полученной из таблицы Б.1, приведен на рисунке 2.

Таблица № _______________________________ Дата ___________________________

Диктор __________________________________ Тип тракта ______________________

Аудитор _________________________________ Уровень шума, дБ ________________

Рисунок 2

В слогах таблицы отсутствуют начальные (мягкие/твердые) или конечные согласные.

7.2 Аудиторы прослушивают на головные телефоны таблицы, выводимые из ПЭВМ, и одновременно наблюдают на экране дисплея неполные слоги.

В соответствии со своим слуховым восприятием аудитор вводит в ПЭВМ через клавиатуру недостающий (пропущенный) согласный в соответствующий вариант слога. Методика работы на клавиатуре содержится в пакете программ «КРЕС».

7.3 Скорость следования слогов задается программой ПЭВМ.

7.4 Тренировку проводят в соответствии с 6.1 - 6.8, 6.10 - 6.13, 7.2.

При измерении ПЭВМ автоматически составляет пятерки новых таблиц со случайным порядком следования слогов на основе серии из пяти таблиц под номерами 1 ... 5, 6 ... 10 и т.д.

7.5 По данным артикуляционных измерений вычисляют среднюю разборчивость (Q) по формуле

                                                                    (2)

где q_i - результат единичного измерения, % (диктор - таблица - аудитор);

N - число единичных измерений.

По данным измерений ПЭВМ формирует матрицу ошибок, обрабатывает ее и оформляет протокол измерений.

7.6 Соотношение между разборчивостью слогов S и средней разборчивостью Q для трактов с параметрическим компандированием приведено в таблице 3 и на рисунке 3.

Таблица 3

Рисунок 3

7.7 Метод дописывания рекомендуется для оценки трактов в условиях низкой разборчивости, например в шумах.

При этом достигается:

 - автоматизация процедур получения, обработки и углубленного анализа данных артикуляционных измерений;

 - сокращение времени тренировки бригады аудиторов;

 - ускорение получения результатов измерений.

8 ИЗМЕРЕНИЕ КАЧЕСТВА РЕЧИ МЕТОДОМ ПАРНЫХ СРАВНЕНИЙ С КОНТРОЛЬНЫМ ТРАКТОМ

8.1 Измерение проводят путем прослушивания пар одинаковых фраз длительностью по 2 - 3 с каждая на головные телефоны с выхода испытуемого и контрольного трактов бригадой операторов в составе, указанном в 5.3. Порядок следования испытуемого и контрольного трактов изменяют по случайному закону.

Фразы приведены в приложении Г.

8.2 Аудитор проставляет в бланке, форма которого приведена на рисунке 4, свои оценки качества речи по пятибалльной шкале с точностью до 0,1, руководствуясь характеристиками речевого сигнала, приведенными в таблице 4. Одинаковые оценки не допускаются.

Дата ___________________________________ Тип тракта _______________________

Аудитор _____________________________ Уровень шума, дБ ___________________

Рисунок 4

8.3 Обработку полученных результатов проводят путем вычисления средней балльной оценки испытуемого и контрольного трактов (X_и и Х_к) по формуле

                                                             (3)

где Х_и(к)i - результат единичного измерения (диктор - фраза - аудитор);

N - число единичных измерений.

Далее проводят нормирование оценки испытуемого тракта Х_и по формуле

                                                                    (4)

8.4 Классы и нормы качества - в соответствии с таблицей 4.

8.5 При наличии дополнительного оборудования пары фраз и порядок их следования ПЭВМ формирует автоматически.

Оценка качества речи вводится в ПЭВМ через клавиатуру. Методика работы на клавиатуре содержится в пакете программ «КРЕС».

8.6 Метод рекомендуется использовать при аттестации аппаратуры по показателю качества речи.

Таблица 4

Примечания

1 Степень искажения признака - согласно таблице 5 (норма в баллах не учитывается).

2 Характеристика речи контрольного тракта соответствует высшему классу качества.

3 Оценка высококачественного тракта может превышать 5 баллов.

9 ИЗМЕРЕНИЕ КАЧЕСТВА РЕЧИ МЕТОДОМ ОЦЕНКИ ПО СЕЛЕКТИВНЫМ ПРИЗНАКАМ

9.1 Измерения проводит бригада в составе, указанном в 5.3, путем прослушивания аудиторами фраз, прошедших через контрольный и испытуемый тракты (аппаратуру). Фразы приведены в приложении Г.

Фразы для прослушивания передают с интервалом 2 - 3 с. Число прослушиваний каждой фразы не ограничено.

9.2 Аудиторы проводят сравнение звучания фразы, прошедшей через контрольный тракт, и фразы, прошедшей через испытуемый тракт (аппаратуру), и определяют наличие следующих селективных признаков искажения в звучании речи относительно контрольного тракта:

 - картавость;

 - плаксивость;

 - гнусавость;

 - механический голос;

 - дребезжание, хрип;

 - помеха в паузах речи.

Оценку степени искажения признаков (в баллах) на голосе каждого диктора осуществляют в соответствии с таблицей 5.

Таблица 5

Оценку проставляют в бланке, форма которого приведена на рисунке 5.

Дата ________________________________ Тип тракта __________________________

Аудитор ______________________________ Уровень шума, дБ ____________________

Рисунок 5

9.3 По данным измерений вычисляют среднее значение Х степени искажения каждого из шести селективных признаков по формуле

                                                              (5)

где Х_i - результат единичного измерения (аудитор - диктор);

N - число единичных измерений.

9.4 При использовании дополнительного оборудования на экране дисплея ПЭВМ высвечивается перечень селективных признаков.

Аудитор должен набрать на клавиатуре порядковый номер признака искажения и дать оценку в баллах степени его выраженности в соответствии с таблицей 5. Методика работы на клавиатуре содержится в пакете программ «КРЕС».

9.5 Метод рекомендуется использовать при углубленном анализе факторов искажения речи, а также для установления класса качества речи.

10 ИЗМЕРЕНИЕ РАЗБОРЧИВОСТИ, КАЧЕСТВА РЕЧИ И УЗНАВАЕМОСТИ ГОЛОСА ДИКТОРА МЕТОДОМ ПАРНЫХ СРАВНЕНИЙ

10.1 Измерения проводят для двух трактов связи (испытуемого и другого, взятого для сравнения).

10.2 При измерении разборчивости речи бригада аудиторов прослушивает по 5 таблиц, переданных поочередно через сравниваемые тракты №№ 1 - 5, 6 - 10 и т.д. По данным измерений определяют среднее значение слоговой разборчивости S и абсолютную ошибку измерений e для каждого тракта связи по формулам:

                                                        (6)

                                                               (7)

где S_1(2)i - результат единичного измерения (диктор - таблица - аудитор);

N - число единичных измерений;

 - среднее квадратическое отклонение;

t_a = 2 - доверительный интервал (при достоверности a = 0,9 и числе единичных измерений больше 30).

При разнице в величине разборчивости для трактов менее половины абсолютной ошибки измерения тракты признают одинаковыми по этому показателю. Сомнительные результаты исключают в соответствии с приложением В.

10.3 Измерения качества речи проводит бригада операторов в составе, указанном в 5.3, путем прослушивания фраз, прошедших через сравниваемые тракты. Фразы приведены в приложении Г.

Очередность следования трактов в каждой паре изменяют по случайному закону.

Аудитор отмечает на бланке, приведенном в разделе 8, или вводит в ПЭВМ нажатием на клавиатуре соответствующей клавиши фразу, представленную в паре, которой он отдает предпочтение по качеству звучания по критерию «где больше нравится».

10.4 По окончании измерений определяют величину предпочтения одного тракта перед другим (Р), характеризующую заметность в различии трактов по качеству речи, по формуле

                                                                (8)

где Р_i - число случаев предпочтения качества речи одного тракта перед другим;

N - число единичных измерений.

При нулевой степени заметности тракты оценивают как одинаковые. Нормы заметности приведены в таблице 6.

Таблица 6

10.5 Измерение узнаваемости голоса диктора проводит бригада операторов в составе, указанном в 5.3, путем прослушивания фраз диктора, прошедших через контрольный тракт, и фраз, прошедших через сравниваемые тракты. Фразы приведены в приложении Г.

10.6 Аудитору предъявляют на прослушивание каждую фразу на голосе диктора три раза в следующей последовательности: фраза, прошедшая через контрольный тракт, и далее фразы, переданные через каждый из двух сравниваемых трактов в случайном порядке.

Аудитор на основании сравнения звучания фразы, прошедшей через контрольный тракт, и фраз, прошедших через сравниваемые тракты, отмечает на бланке, приведенном в разделе 8, или вводит в ПЭВМ путем нажатия на клавиатуре соответствующей клавиши фразу, представленную в паре, наиболее близкую к естественной по сохранению признаков узнаваемости голоса диктора.

По окончании измерений по формуле (8) определяют величину предпочтения одного из сравниваемых трактов (Р) по узнаваемости голоса диктора.

Степень заметности различия трактов приведена в таблице 6.

10.7 Метод рекомендуется применять при сравнении испытуемого тракта с каким-либо другим.

11 ИЗМЕРЕНИЕ ФРАЗОВОЙ РАЗБОРЧИВОСТИ ПРИ УСКОРЕННОМ ТЕМПЕ ПРОИЗНЕСЕНИЯ

11.1 Измерение проводят путем передачи по испытуемому тракту таблиц, состоящих из коротких (3 - 4 слова) фраз с фиксацией их правильного приема. В приеме таблиц участвует пара операторов: аудитор и контролер. Аудитор произносит вслух принятую фразу, а контролер фиксирует в отпечатанной таблице правильность ее приема. При этом измерения осуществляют при нормальном и ускоренном темпе произнесения двух таблиц фраз с участием бригады в составе не менее 3 дикторов и 4 - 5 пар операторов.

Таблицы фраз приведены в приложении Д.

11.2 Перед испытаниями бригада тренировку не проводит.

При ускоренном темпе среднее время произнесения фраз должно быть в 1,4 - 1,6 раза меньше, чем при нормальном темпе. Длительность паузы между фразами 5 - 6 с.

11.3 Прослушивание осуществляют в следующем порядке. Сначала аудитор прослушивает таблицу фраз, прочитанную в нормальном темпе, затем другую таблицу, прочитанную тем же диктором в ускоренном темпе.

11.4 Обработка результатов состоит в вычислении среднего значения разборчивости для ускоренного и нормального темпа произнесения фраз по формуле

                                                          (9)

где j_у(н)i - результат единичного измерения (аудитор - фраза - диктор);

N - число единичных измерений.

Показатель снижения фразовой разборчивости (Δ) вычисляют по формуле

                                                                (10)

где J_и - разборчивость фраз при нормальном темпе произнесения;

J_у - то же, при ускоренном темпе.

11.5 Метод рекомендуется применять при углубленном анализе факторов искажения речи в тракте связи.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(обязательное)

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ КОНТРОЛЬНОГО ТРАКТА

А.1 Контрольный тракт должен состоять из включенных последовательно полосового фильтра и усилителя нижних частот.

А.2 Номинальная величина входного и выходного сопротивления контрольного тракта в полосе частот 300 - 3400 Гц должна быть равна (600 ± 60) Ом.

А.3 Затухание контрольного тракта должно быть:

 - в полосе частот 300 - 3400 - (0 ± 0,5) дБ;

 - на частотах 150 и 4500 Гц - (35 ± 5,0) дБ;

 - на частотах ниже 100 Гц - более 45 дБ;

 - на частотах выше 5500 Гц - более 60 дБ.

А.4 Уровень собственных шумов контрольного тракта должен быть не более минус 55 дБ.

А.5 Амплитудная характеристика контрольного тракта должна быть линейной с отклонением не более ±1 дБ в диапазоне от минус 45 до плюс 20 дБ.

А.6 Нелинейные искажения должны быть не более:

2 % при выходном уровне 0 дБ;

7 % при выходном уровне плюс 20 дБ.

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

(обязательное)

АРТИКУЛЯЦИОННЫЕ ТАБЛИЦЫ СЛОГОВЫЕ

Таблица Б.1

Таблица Б.2

Таблица Б.33

Таблица Б.51

Таблица Б.72

Таблица Б.78

Таблица Б.84

Таблица Б.102

Таблица Б.108

Таблица Б.110

Таблица Б.111

Таблица Б.114

Таблица Б.120

Таблица Б.126

Таблица Б.144

Таблица Б.150

Таблица Б.154

Таблица Б.168

Таблица Б.174

Таблица Б.180

Таблица Б.186

Таблица Б.197

Таблица Б.198

Таблица Б.204

Таблица Б.210

Таблица Б.250

Таблица Б.295

Таблица Б.307

Таблица Б.353

Таблица Б.393

Таблица Б.429

Таблица Б.445

Таблица Б.465

Таблица Б.487

Таблица Б.512