用于音频通知系统的清晰度测量的方法与装置

摘要

一种测量系统和方法，其将音频通知系统与多个间隔开的无线连接的装置组合在一起，所述装置评估来自音频通知系统的扬声器输出的音频的语音清晰度。可以在部分或者全部的装置以及公共控制部件处执行处理。评估可以是基于使用对应于通用清晰度计量的方法。

说明书

技术领域

本发明涉及评估音频输出质量的系统与方法，所述音频输出被用 于对区域中的个体进行援助或者通知。更具体地讲，在无线单元中， 通过感应来自音频输出变换器的多个预定音频输出、以及基于每个区 域对其清晰度(intelligibility)进行评估，来评估所提供音频的清晰度。

背景技术

众所周知，被投射或者发送到某一区域中的音频并非必须是清晰 的，只要是可听见的。在很多场合，例如体育场、机场以及公共场合 等等，传送至一区域的音频可能大得足以听到但也可能是难以听清的。 对这方面的考虑涉及到常用的音频通知系统、以及与火警、建筑以及 区域监控系统相关联的音频通知系统。

对于后者而言，目前已知的是采用下述方法来执行关联于所述系 统的清晰度的测试：通过使安装员或技术员巡视被评估的建筑或区域 并监听来自公共地址或警报评估系统的扬声器的输出，以评定由这些 仪器所输出的指令或信息的清晰度。另一种可供选择的模式是，使用 便携式分析仪器通过所述建筑直至每个期望区域，以提供对语音清晰 度的定量测量。

以上所列的测试方法要求安装员或技术员逐一地走遍所被评估的 建筑或者区域的绝大部分地方，以便监听或测量在各个区域被传送的 语音信号的清晰度。这个过程不仅耗时长，而且尤其是在大型建筑中， 花费也很高。此外，当该区域的某一层或某一部分由于不同用户而要 重新装修或者扩建时，该建筑或者区域的这部分必须在构造和/或扩建 完工后以额外的时间和资金进行重新评估。

以充分利用现有的部分或者全部的设备以改进清晰度测试/评估 的方式是实际所希望的。在此种情况下，可以在被监测的整个区域或 者建筑中，更频繁地进行评估/测试。

可以看出，从对区域内语音清晰度的主观评估发展至更加定量的 方式的过程中存在益处，至少其提供了更大程度的可重复性。语音清 晰度的标准化的定量测量是通用清晰度计量(CIS)。众多基于不同机 器的方法，例如语音传输指数(STI)，语音传输指数公共地址(STI-PA)， 语音清晰度指数(SII)，快速语音传输指数(RASTI)和辅音清晰度损失 (AL_cons)都可以映射至CIS。这些方法已被开发用于自动进行语音清晰 度的评估，而无须任何人为的语音清晰度的判读。

在大多基于机器的测试中，噪声和类噪声信号是各种比率的调幅 信号。信号从声源发出，例如扬声器，传播到有关区域的某一部分。 这些信号被例如声学传感器所检测。通过将接收信号与测试信号在调 制深度上的比较来分析接收信号。接收信号的调制深度的衰减与清晰 度的损失相关。

基于机器评估的细节已经公开，并可以在例如以下的文献中找到， “The Modulation Transfer Function In Room Acoustics as a Predictor of Speech Intelligibility”，Steeneken与Houtgast，Acustia V28， PG66-73(1973)；“A Review of the MTF Concept in Room Acoustics and its Use for Estimating Speech Intelligibility in Auditoria”，Steeneken与 Houtgast，Institute for Perception TNO，Soesterberg，the Netherlands(1984)。

正如对于本领域技术人员是可知的，通过各种各样的已公开可用 的分析程序之中的任何一种可以执行上述评估处理。在下述论文中已 经公开并讨论了这样一种程序：“The Speech Transmission Index Program is Up and Running”，Lexington Center and School for the Deaf， V3.1(2003年9月9日)。对于本领域的技术人员来讲也应知道，用于 CIS-可映射清晰度评估的其它评估程序也是可用的。

因此，在火警安全以及疏散语音通知系统方面，对于改进的、更 高效的清晰度测试存在着持续的需求。如果能将CIS-可映射处理的已 知优点与以上系统相结合以改进其清晰度测试，将是符合期望的。同 样符合期望的是，以充分利用那些被分布于整个被评估区域的便于安 装的无线装置的方式来结合这些功能，从而将安装费用和/或设备需求 最小化。优选地，这些功能不仅可以被包含于安装的设备中，而且也 可以被成本有效地并入，作为对现有系统的升级。

附图说明

图1是根据本发明的清晰度的评估系统的框图；

图2A是示出了可用于图1所示的系统中包含有一个或多个外界条 件传感器和一个或多个声学传感器的装置的框图；

图2B是可用于图1所示的系统中的包含有一个或者多个声学传感 器的示例性装置的框图；

图2C是可用于图1所示的系统中的示例性本地处理装置的框图；

图3是无线清晰度评估装置的框图。

具体实施方式

本发明可以具有多种形式的实施方式，但在此仅对其特定实施方 式进行图示以及详细说明，并且应当理解的是，本公开应被认为仅是 本发明原理的范例。并非意在将本发明限制于所述的特定实施方式。

根据本发明，可以将清晰度评估并入音频通知系统。在一个实施 例中，可以将结合有一个或多个声学传感器的装置遍布在被评估的整 个区域或者建筑中。与各声学传感器关联的电路可以对与建筑或者区 域音频通知系统相关联的从各扬声器接收到的音频执行CIS-可映射测 量处理。所述装置包括无线收发器，用于接收命令并传送CIS-可映射 测量到附近的有线系统。无线装置彼此作为转发器，从而增加了可被 评估的区域面积。

一方面，为了实现对清晰度的评估，从一个或者多个扬声器中发 送CIS-可映射测试信号序列。这些信号能够被一个或者多个声学传感 器所接收，然后，在本地利用GIS-可映射处理对其进行评估。可选地， 可以将由一个或多个声学传感器所接收的信号传输至用于评估的公共 地点。

在各声学传感器处至少是部分本地地进行评估的情况下，可以将 被计算出的CIS-可映射值或者其它值直接以无线地方式、或者经由另 一装置的方式发送至控制台，用于进行存储、操作员审核以及评估。

还应当理解的是，无线装置能将来自其它无线装置的CIS-可映射 数据和地区指定信息接收并发送至关联无线装置或区域监控系统。这 种类似于转发器的操作将扩大各无线装置收发器的范围。

通过公共控制台，所述系统能够使操作者以任何给定时间评估整 个建筑物、地区或者仅仅某一指定区域内的语音清晰度。此外，可以 设定定期评估，实现如通宵、周末等非高峰时间的自动评估。将转让 给本受让人的于2003年12月18日提交的No.10/740,200专利申请 通过引用并入于此。

图1示出了系统10，其可以是用于监控区域R的已知的火灾报警 系统。系统10包括公共控制电路或火警报警控制板12。系统10包括 多个外界条件探测器14。探测器14可以是例如烟雾探测器、热度探测 器、气体探测器或者其组合，但不限于此。本领域的技术人员应当懂 得用于实现这些探测器的特定类型结构。诸如18-i的单元表示的是本 地处理装置，下文将做说明。

探测器14通过如16所指示的有线或无线媒介与控制板12通信。 在一种实施方式中，一些探测器，诸如14-1，14-3以及14-n还包括如 20-1，20-3或20-n所指示的声学传感器(多个)。可以在部分的或全 部的探测器14内包含声学传感器(多个)20-1…20-n。

正如下文将详细说明地，经由声学传感器(多个)20-1…20-n接 收的信号可以在各个探测器14-1…14-n被部分地或者全部地处理。作 为另一选择，可以在各系统装置18-i或在控制板12执行一部分或者全 部的处理。应当理解，来自声学传感器(多个)20-1…20-n的信号可以 以无线或经由媒介16等多种方被发送到控制板12，而不受限制。

区域R同样可以包含音频通知系统30，该音频通知系统可以耦合 于或者成为控制板12的一部分。音频通知系统30包含有遍布区域R 的一个或多个扬声器32-1…32-m。正如本领域技术人员所知的，可以 利用所述的扬声器32-1…32-m以可听见的形式将日常消息输出给工作 在或者位于所述区域R内的人们。或者，结合系统10使用扬声器32-1… 32-m来向区域R中的个体警告处诸如火灾等紧急情况，并向其提供信 息和指示。

除了探测器(多个)14外或代替探测器14，系统30还包括一个 或多个遍布在区域R中的与其相连接的装置34，诸如34-1…34-k。装 置34可以以无线的或者通过有线媒介36的方式连接至系统30和/或可 选的处理节点18-i。装置34包括一个或多个声学传感器(多个)60， 诸如60-i。

测试信号源40可以非限制性地以声学的或者电学的形式被连接至 音频通知系统30，以提供要经由遍布整个区域R的扬声器32输出的清 晰度测试信号。如本领域技术人员所知的，所述的测试信号可以是例 如STI-测试信号、RASTI、SII测试信号、它们的子集或者其他类型的 能被用于评估CIS-可映射清晰度的标准化测试信号。

响应于扬声器32的输出，声学传感器20，60基于与多个元件32 的相应的物理关系，接收与其相对应的音频输入。也可以将麦克风20， 60连接于本地处理电路，以进行CIS-可映射评估处理。然后，评估结 果可以通过媒介36传递至控制板12。可选地，模块装置18-i能够从单 元34-i接收本地音频信号，以得出每个位置的STI值、RASTI值、SII 值或者其它类型的CIS-可映射值，不作限制。

可以在各个声学传感器位置确定各个CIS-可映射值，并将其经由 媒介16或36分别地发送至控制板12和/或音频通知系统30。也可以 连同于各个CIS-可映射值(多个)，发送地区或装置标识符。可以例 如在图形显示器42上示出各值供操作人员审核。图形显示器42可以 经由有线或无线通信的方式与系统的各部分通信。可以包含存储单元 44以存储评估结果。应当理解，可以将显示器42与存储单元44连接 或者联通至控制板或者控制电路12。

可选地，可以在控制板12进行部分的或者全部的CIS相关处理， 而不脱离本发明的精神和范围。在这种实施方式中，可以利用数字协 议将来自声学传感器(多个)的信号数字化并传送至板12。

为改进区域覆盖，特别是在有线媒介16或者36不容易获得的地 方，可以安装无线装置，诸如34-m1，m2，m3…mi。这种装置包括连 接于本地处理电路的声学传感器60-mi，用于进行本地处理以生成CIS- 可映射清晰度值。

每个装置34-mi包括无线变换器，诸如38-mi，用于无线接收和发 送值。装置34-mi不仅可以互相之间进行无线通信，而起它们也可以与 诸如34-i，34-k等和12进行有线通信的单元进行无线通信。

以此将无线单元安装于整个区域R，从而改进语音清晰度评估。 它们能够与有线装置、火灾报警控制板、音频通知系统等直接地通信。 对于那些与所述有线系统距离太远的无线装置，它们还可以用作转发 器。例如，这些装置可以连同于ID代码或者地区标识符来发射计算的 CIS-可映射值。

可以在任意合适的时间在整个区域R自动地进行上述的清晰度评 估处理，并随后将结果存储并呈现给操作人员。同时，还具有以下优 点：如果区域R内的空间被部分地重新构造，可以重新启动或者进行 所述处理，以对于区域R的整个改造部分确定或者建立音频清晰度。

因为评估涉及来自扬声器32的依次由声学传感器20，60所检测 的音频与诸如34-m1、m2、m3…mi的那些无线装置之间的交互作用， 因此操作人员无须巡视区域R作为评估过程的一部分。最后，所述的 CIS-可映射值提供了对清晰度的定量的估计，并消除了个人试图根据他 们自身的感知来评估清晰度时可能出现的主观影响。

应当理解，装置的具体细节，诸如探测器14、34，本地处理装置， 诸如18-i、声学传感器(多个)20、60、34-mi或者扬声器32，均不对 本发明做出任何限制。类似地，这些装置的数量也不是本发明的限制。 最后，CIS-可映射处理的位置也不是本发明的限制，所述的CIS-可映 射处理可被部分地设置在每个相应的探测器14、本地处理节点18、无 线单元34-mi或者在控制板12，以上也都无限制。

控制板12可以包含用于与上述无线装置通信的收发器72a和无线 变换器72b。无线传输可以包括RF或者红外、或者其它类型的无线通 信，不做限制。

图2A是示出了具有壳体48的典型探测器14-i的附加细节的框图， 其具有声学传感器20-i以及用于连接于若干可选外部声学传感器(多 个)20-i’的装备。壳体48可以安装在或者邻接于区域R的被选表面。 探测器14-i包括至少一个外界条件传感器50，其可以是烟雾传感器， 火焰传感器，热度传感器、气体传感器或者它们的组合。

传感器50以及声学传感器(多个)20-，20-i’的输出被连接至控 制电路52，所述控制电路52可以被部分地实施为硬连线电路或者用于 执行预设定软件或者指令52b的处理器52a。指令52b可以包括处理指 令，用于响应于在声学传感器20-i所检测的输入音频来建立CIS-可映 射值或其子集，以上均不做限制。

来自电路52的输出可以包括指示来自传感器50以及声学传感器 20-i的输出的值，或者以任意优选的形式的被处理清晰度值。将那些输 出经由接口电路54连接至用于发送至控制系统或者火灾报警控制板12 的媒介16。应当理解，如果需要的话，接口54能够在媒介16和探测 器14-i之间进行双向通信，以上均不做限制。

图2B以框图的形式示出了若干元件34的元件34-i或者34-k。装 置34-i包括可被安装在区域R内的被选表面上的壳体58。壳体58可 以包括声学传感器诸如60-i以及用于连接于若干可选外部声学传感器 60-i’的装备，所述的可选外部声学传感器60-i’又连接于控制电路62。 如需要，控制电路62可以包括硬连线电路和/或用于执行预存储指令或 逻辑62b的处理器62a，用于进行CIS-可映射处理以及生成装置34-i， 34-k的内部值。控制电路62能够经由接口电路64以及媒介36将所生 成的值依次发送至控制板12，用于分析以及如果需要的话呈现在例如 显示器42上。

接口电路64可以包括与有线媒介诸如媒介36进行连接的端口。 此外，在装置34i，k内，其可以分别包括无线变换器38i或者38k，以 及关联的收发器44-i，k。通过相应的无线收发器(多个)38i，38k(以 及关联的收发器)，可以接收来自任意或者全部的单元34-mi的无线 CIS-可映射值/地区确认信号。经由有线媒介36，可以依次将那些信号 传送至控制板12用以呈现。

图2C是示出了本地处理装置18-i的框图。前文已述的元件被分 配有相同附图标记。根据需要，装置18-i可以被连接至媒介16，36之 一。本地电路和软件响应于接收的音频来进行CIS-可映射处理。装置 18-i也可以处理在其它装置诸如14或34接收的信号。控制电路72， 包括处理器72a和软件72b和/或其它电路或逻辑，以处理所接收的音 频，并生成如上所述的CIS-可映射值。它们可以利用有线媒介诸如16 或36、或无线74a来经由接口电路74进行通信。

应当理解，对于装置14-i和34-i所描述的实施方式仅是示例性的。 如本领域技术人员所理解的，在此可以包含各种变型而不脱离本发明 的精神和范围，这取决于特定需要。此外，所述的声学传感器也仅是 示例性的。其它形式的音频输入变换器也符合本发明的精神和范围。

图3是无线装置34-mi中的一个的框图。该装置34-mi设置于壳 体80，所述壳体80可以安装在区域R的任意被选表面上。壳体80可 以包含和具有声学传感器60-mi。如果需要，也可以包含用于连接于若 干可选外部声学传感器的装备。

声学传感器(多个)60-mi依次地连接于控制电路82。电路82可 以包含用于执行预存储指令82b的已编程处理器82a，用于执行CIS- 可映射处理以及对装置34-mi生成值。该值依次地经由接口和收发器 84以无线地方式经由变换器38-mi连接于一个或多个诸如34-i，34-k 的装置(这两者经由媒介36与单元30有线通信)或者其它任意可以 作为转发器的无线单元，诸如18-i、34-m1，34-m2…34-mn。

无线装置34-mi还可以在壳体80内包括电源86或者另外地从外 部电源接收电能，所述电源86可以实施为独立电源。无线装置34-mi 的特殊优点在于其可以独立于有线媒介36而被设置在区域R内的任意 地点，并且无须外部电源。在此，区域R可以被布满无线单元，以改 进在原来被认为是不便于进行作业的地点处的清晰度测试和评估。

应当理解，上述的关于无线装置34-mi的具体细节和无线通信协 议的细节均不对本发明构成限制。

从上文可以看出，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以实 现多种变型和改进。应当理解，此处并非意在也不应被认为对在此所 描述的特定设备具有限制。当然，本文意在通过所附权利要求书覆盖 落入本权利要求书的范围内的这些改进。