高校教室语言清晰度的预测与优化研究

发布时间：2020-04-10 07:26

【摘要】：高校教室语言清晰度问题自上世纪70年代就引起国内外学者的关注。国内外关于教室语言清晰度的研究多集中在使用主观听音评价法、客观实测法与计算机软件模拟法来研究听众主观感知特性、客观的教室听闻环境调查、听闻环境影响因素研究及评价参量等方面的问题。然而,对于运用智能算法来研究教室语言清晰度问题的尚不多见。将智能算法应用于研究教室语言清晰度不仅具有创新性,而且具有实用价值。本文使用神经网络算法与免疫算法从两个角度来研究教室语言清晰度问题。本文先后从以下四个层面展开论述:第一个层面是房间声学理论与语言清晰度理论的阐述。介绍房间声学原理;阐述语言传输指数STI的定义与计算方法,并基于理论的角度讨论语言清晰度影响因素;基于规范对教室最佳混响时间进行讨论。第二个层面是基于实测的基础上,探究了高校教室语言清晰度状况,对高校教室语言清晰度进行评价,基于实测的角度讨论语言清晰度影响因素,并对改善教室语言清晰度提出一些建议。第三个层面运用神经网络算法预测语言传输指数STI。在实测环节积累大量的脉冲响应及其语言清晰度数据,运用信号处理方法提取脉冲响应短时能量,运用神经网络建立脉冲响应短时能量与语言清晰度的映射,经过训练使之达到识别并预测语言清晰度的作用。第四个层面运用免疫算法进行吸声构造的优选。依据简化的语言传输指数理论建立语言传输指数与混响时间的关系模型,混响时间采用Eyring公式进行计算,建立多变量目标函数,建立材料库,运用免疫算法为教室快速优选出后墙等部位的最优吸声构造以达到改善语言清晰度的目的。
【图文】：

房间,平面形状,容积,资料来源

是可以计算的，当房间声源频率高于施罗德频率，则大量激发房间的共振模式，房间声逡逑场属于扩散声场，该房间就是声学大房间，反之则是声学小房间。逡逑小房间低频共振简并主要跟房间的形状与比例有关。如图２－１所示，容积同为６４ｍ３逡逑的矩形小房间，由于其比例不同，可以看出，图出现了大量共振频率简并的现象，而改逡逑变其比例，如右图Ｂ，共振频率分布就会均匀一些，达到改善了低频共振频率简并效果。逡逑２１０邋｜—｜邋■邋｜邋■邋■邋｜邋｜邋｜邋Ｉ邋－邋Ｉ邋｜邋｜邋｜邋｜邋｜邋｜邋｜邋｜邋｜邋＂Ｔ＂邋｜邋｜邋｜邋｜邋Ｉ邋２ｔｏ邋｜邋！邋｜邋｜邋ｎｒ邋ｎ■■■■■「ＴＴＩ邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋■■■■■＼，ｍｒ邋Ｉ＂邋ｌ邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋ｌ邋ｌ邋Ｉ逡逑２Ｗ逦邋２０Ｄ逦逡逑１９３逦邋ＩＳＯ逦逡逑逦逦１Ｓ０逦逡逑１７０逦邋１７０逦逡逑１Ｗ逦邋１Ｗ逦；；逦逡逑１？逦逦逦邋１５０逦；－逡逑１４０逦邋１４０逦：：逦逦逦逡逑１３０逦逦邋１３０逦１逦；逦逡逑＾１２０逦逦邋＾邋１２０逦：：逦：逡逑１１０逦；－－逦邋１１０逦－－－；逦，逦逡逑１００逦■邋—邋逦邋１（？逦；逦逦逦逡逑９０逦；邋—逦逦逦邋逦逦逦＇■逦邋９０逦；；逦￣；逦逡逑Ｗ逦逦邋＆３逦逦逦逦逡逑７０逦逦邋７０逦－邋—邋－ｉ逦逡逑Ｗ逦逦逦邋？逦；逦：逦逡逑？逦邋ｗ逦逦逦逡逑ｆ邋．Ｍ邋Ｉ邋ＩＩ邋Ｉ

女声,语谱图,语句,资料来源

时间是水平向右，频率从原点向上增加，声压级用轨迹的密度来描述，越黑的轨迹说明逡逑声音在那个频率和瞬间的能量越大。通过语言所传递信息的过程，是频率以及密度随时逡逑间迅速变化的过程。图２－３所示为女声语句“今天天气很好”的声谱图，表明了人类语言逡逑的复杂性。从图中可以看出语言声主要集中在中低频２００－１０００ＨＺ范围内，１００Ｈｚ以下逡逑与４０００Ｈｚ以上都有着较少语言能量。逡逑０逦１逦２逦３逦４逦５逦６逦［ｓ］逡逑图２－３女声语句语谱图（资料来源：作者自给）逡逑Ｆｉｇ．邋２－３邋Ｔｈｅ邋ｓｐｅｃｔｒｏｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｓｔａｔｅｍｅｎｔ邋ｓｐｏｋｅ邋ｉｎ邋ｆｅｍａｌｅ邋ｖｏｉｃｅ逡逑其中汉语是单音节的语言，一字－个音节，，每个音节由元音与辅音组成，儿音比辅逡逑音容易分辨，元音大概占据３／４的语言声能，并大致分布在１５０－１８００ＨＺ范围内；而辅音逡逑是语言声的高频成分，大致分布在１８００－５０００ＨＺ范围内，包含的声能相对较少，能比儿逡逑音大约低２０－４０ｄＢ，较容易被室内各表面吸声而快速衰减。除ｆ能量差异，元音＇Ｋ要在逡逑中低频，辅音在高频，低频声对高频声的掩蔽作用是十分显著的，这是频域上的掩蔽作逡逑用。综上，辅音对于听众能准确听懂语言有着非常重要的作用，对语言清晰度十
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU244.3;TU112

【参考文献】