Флетчером и его сотрудниками в телефонной лаборатории Белла подробно разработаны методы измерения разборчивости речи, характеризуемой величиной артикуляции. Первоначально «артикуляционные тесты» применялись для исследования условий телефонной передачи речи. Характеристикой артикуляции является процент правильно разобранных слов специальной таблицы при передаче их по телефону. Затем тесты были приспособлены Кнудсеном для исследования артикуляции в залах. Учитывая различные факторы, влияющие на артикуляцию, Кнудсен получил следующее выражение для величины артикуляции Р в процентах:
P = 96klkrknks,
где:
- коэффициент kl зависит от громкости,
- kr — от реверберации,
- kn — от посторонних шумов,
- ks — от формы помещения.
В первую очередь Кнудсен провел эксперименты на открытом воздухе (отсутствие реверберации), при полной тишине (отсутствие шумовых помех). Наблюдатель располагался вблизи диктора, что обеспечивало достаточную громкость. Для этих наиболее благоприятных условий все четыре коэффициента принимаются равными единице. Опыт показал, что и в этом случае артикуляция составляла не 100%, а лишь 96%; это доказывает, что идеальной слышимости нельзя ожидать ни при каких обычных условиях: ни произношение, ни восприятие слов не бывают всегда совершенно правильными.
Уменьшение артикуляции, связанное с громкостью.
На рис. 79 представлены результаты Флетчера (пунктирная линия). Максимальная разборчивость речи достигается при 70 децибелах. От 70 до 100 децибел разборчивость еще хороша.
Рисунок 79. График, изображающий влияние громкости речи на ее разборчивость (по данным Флетчера). Пунктирная кривая — процент артикуляции для различных уровней громкости. Сплошная кривая — соответственный коэффициент kl , зависящий от громкости (по Кнудсену).
При малых уровнях громкости, ниже 30 децибел, она становится неудовлетворительной.
Найденные величины, измененные в таком отношении, чтобы получить 1 при 70 децибелах, приняты Кнудсеном за значения kl (сплошная линия на рис. 79).
Далее Кнудсен измерил уровень громкости голоса оратора в небольшом зале объемом около 1 000 м3 и нашел, что уровень заметно ниже найденного Флетче — ром оптимума в 70 децибел. Для малого зала средняя громкость голоса, полученная из испытания шести дикторов, оказалась равной 50,7 децибела, а в большом зале (среднее для восьми дикторов) — 45,7 децибела. Отсюда был сделан вывод, что рядовой оратор без усиливающих устройств не в состоянии создать требуемый уровень громкости в большом зале.
Уменьшение артикуляции, вызванное реверберацией.
Измерения артикуляции проводились в залах с различным временем реверберации. На основе этих измерений Кнудсен построил кривую значений kr при громкости 70 децибел для различных времен реверберации (рис. 80).
Рисунок 80. Коэффициент уменьшения артикуляции kr для различных времен реверберации (по Кнудсену).
Значения при реверберации 0,5 сек. и меньше приняты за единицу; иначе говоря, разборчивость речи принята равной 100%, когда время реверберации очень мало. Для времен реверберации, превышающих 0,5 сек., артикуляция падает примерно на 6% на каждую секунду времени реверберации.
Уменьшение артикуляции, вызванное шумами.
В предварительных опытах регулируемые шумовые помехи создавались телефонной трубкой, помещенной на расстоянии 2,5 см от уха наблюдателя. Обнаружилось, что шум, содержащий звуки различных частот, ухудшает разборчивость сильнее, чем чистый тон. Результаты приведены на рис. 81, дающей зависимость артикуляции от отношения силы звука шума к силе
Рисунок 81. Зависимость коэффициента артикуляции, зависящего от шумов, kn от громкости шума. По оси абсцисс отложено отношение уровня шумов к уровню речи. Оба уровня выражены в децибелах.
звука речи. Так, например, при отсутствии шумов артикуляция равна 100%; при интенсивности шумов, равной 0,5 от интенсивности речи, артикуляция падает До 80%.
Уменьшение артикуляции в зависимости от формы помещения. Этот фактор не поддается графическому изображению. Вогнутые стены концентрируют звук и создают эхо, что сильно ухудшает разборчивость. Если поверхности, ограничивающие помещение, создают неравномерное распределение звука, то может явиться необходимость изменения их формы.
Заключение. Совокупное действие всех этих факторов может быть вычислено при помощи приведенных графиков и общего уравнения. Так, например, если уровень громкости звука в помещении составляет 40 децибел, то kl=0,90; при времени реверберации 3,5 сек. kr=0,80, при интенсивности шумов, составляющей 0,5 от интенсивности речи, kn=0,8. Тогда при форме помещения, обеспечивающей ks=1, результирующая артикуляция, выраженная в процентах, равна:
Р = 96 X 0,9 X 0,8 X 0,8 X1 = 55%