教室公共广播系统STI-PA的测量与分析

按照《公共公共广播系统工程技术规范（草案）》的要求对一座新建教学楼内的多处教室、大厅、走廊等区域进行了测量。对所测得的语言传输指数与室内声学参数进行相关分析。讨论了室内声学参数对语言传输指数的贡献，以及对教室空间的公共广播系统的语言传输指数的标准设定问题。

1. 引言
公共广播系统已普遍安装于学校校园内及教学楼、办公楼建筑内，用于业务广播、紧急广播或报警等功能。但目前还没有可供参考和执行的相关规范，公共广播系统的语言传输指数应该分级定量为多少才具有实际可操作性和应用性是有待讨论的问题。公共广播系统的语言传输指数与室内空间的声学参数存在一定的相关性，比如混响时间RT，清晰度C50，早期衰变时间EDT等都会影响室内的语言清晰度和可懂度。不同种类的空间环境具有不同的声学参数，它们与语言清晰度的相关性也具有不同的特点。因此在制定公共广播系统的有关参数标准时，有必要对实际的公共广播系统进行调查和分析。本文对中国传媒大学新建的教学主楼的公共广播系统的语言传输指数(STI-PA)和安装公共广播系统的教室空间的室内声学参数进行了比较全面的测量，对目前正在制定过程当中的《公共公共广播系统工程技术规范》提供一些实际的参考数据。
2. STI-PA的测量
中国传媒大学新建教学主楼新学期投入使用，整个教学楼有各种不同功能的教室组成，还包括许多公共空间，如门厅、走廊、休息区等。测量是在大楼完工、公共广播系统调试完毕，但是还未正式交付校方使用的条件下进行的。测量时都为空场测量，教室没有人。室内声学测量设备为BK2260和BSW声学测量系统。语言传输指数的测量用IE-35声频测量仪所带的STI-PA测量软件进行，用STI-PA代替语言传输指数（STI）。在教学楼内开启公共广播系统，分别播放IE-35自带的测量用女声（F）和男声（M）激励信号，分别测量两种情况下的STI-PA。测量结果及测量区域面积如表1所示：
表1、中国传媒大学新教学楼室内STP-PA测量结果

由测量结果可以看出新建教学主楼内大部分教室及有公共广播系统分布的大厅和走廊内的公共广播系统STP-PA都低于0.5，只有在极个别测量区域内得到的公共广播系统STP-PA高于0.7，这一测量结果表明新教学楼内的公共广播系统工程技术指标整体相对较低，公共广播系统STP-PA的等级多集中在及格和较差这两个等级。
《公共公共广播系统工程技术规范（草案）》（简称《草案》）中公共广播系统声学特性指标建议一级、二级、三级业务广播（紧急广播）的语言传输指数应分别应大于0.75、0.65、0.50[1]。根据测量结果可以看出新教学楼内大部分区域内的公共广播系统STP-PA都低于《草案》建议的第三级业务广播（紧急广播）的语言传输指数要求（0.50），因此教学楼内公共广播系统指标并不符合《公共公共广播系统工程技术规范（草案）》的规定。考虑到公共广播系统的实际需要，《草案》中对广播的语言传输指数的要求是否合适，对广播的分级定量是否具有实际性还是值得讨论的。
3. 室内声学参数及其与STI-PA的相关性
除了测量公共广播系统的语言传输指数（STI-PA）外，对该教学楼内所有类型的教室、大厅和走廊进行了室内声学参数的测量，测量的主要参数有：混响时间RT、早期衰变时间EDT、清晰度C50等。表2为教室的声学参数测量结果。
表2、教室声学参数
 

将教室各频段室内声学参数分别与STI-PA做相关性计算，得到3条相关曲线，图1、图2、图3分别为参数RT、EDT、C50与STI-PA的相关曲线，其中横坐标为频率，纵坐标为相关系数。在对教室分别进行女声（F）和男声（M）STI-PA指数测量时，其结果近似。所以给出的结果是男女声测量结果的平均。
 

由教室声学特性参数与STI-PA相关性分析可以看出以下两点：
1) 在教室这样的特定空间内，混响时间RT和EDT与STI-PA相关曲线的趋势相同，相关性随着频率的增加而增加，且为负相关；
2) C50与STI-PA具有较高的相关性，且为正相关。
由以上3幅图可以看出来，在所测量的3种参数中，C50相对于RT和EDT来说与STI-PA的相关值教高，但是当相关系数的绝对值较高时，不能简单的说明某个参数决定了公共广播系统的STI-PA指数，只能说明该参数对STI-PA指数具有较高的影响，通常公共广播系统STP-PA与室内声学参数中的某些参数都有关联，是几个参数共同作用的结果。
值得注意的是，对教学楼内的大厅进行STI-PA测量时，在分别播放女声（F）信号和男声（M）信号情况下得到的STI-PA差异较大。大厅声学特性参数与公共广播系统STI-PA指数的相关表现出一种少有的特点，如图4所示，大厅的混响时间RT与公共广播系统STI-PA的相关曲线随着频率的增加穿越了“0”点。由于教学楼内各楼层大厅的结构复杂，空间不规则，存在较多的反射面等，造成大厅的声学特性复杂，因此图4与图1中的相关曲线截然不，这也说明不同的空间环境与公共广播系统STI-PA具有不同的相关特性。同时因为在大厅测量得到的数据远没有教室测量的数据多，所以图4所示的结果只是一个特例，单是此特例所揭示的内容值得对复杂空间的室内声学参数与STI-PA的关系进行进一步的探讨。
4. 小结
通过对中国传媒大学新建教学楼内公共广播系统的STI-PA和教室声学参数的测量调查，表明楼内大多数场所的STI-PA值都低于0.5，未达到《公共广播系统工程技术规范（草案）》中所建议第三级业务广播（紧急广播）语言传输指数值要求。
通过教学楼内教室、大厅等空间的声学特性与公共广播系统的STI-PA指数的相关分析，可以看出在教室这种空间内，混响时间RT和早期衰变时间EDT与STI-PA的相关曲线趋势近似，成负相关，随频率的增加相关系数的绝对值也在增加；清晰度C50与STI-PA成高度的正相关。而在大厅这样的空间内，其声学特性与STI-PA的相关则表现出与教室这类空间不同的特性，还有待进一步的深入分析。