Puheyksityisyyden huomiointi puhelinkopin ääneneristävyydessä

Abstract

Avotoimistoihin kehitettyjen siirrettävien puhelinkoppien ääneneristävyyden mittaamiseen on kehitetty standardi ISO 23351-1, joka pyrkii mittaamaan puheäänen vaimennusta tuotteen sisältä sen ulkopuolelle. Standardia käytetään alalla yhä laajemmin puhelinkoppien suorituskyvyn arviointiin ja tuotteiden suorituskyvyn vertailuun. Kehitetty standardi ei kuitenkaan huomioi sitä, miten hyvin puheesta saa selvää tuotteen ulkopuolella, vaan keskittyy ainoastaan puheen äänitehotason vaimennuksen arviointiin. Erilaisten puheyksityisyyttä tai puheen ymmärrettävyyttä arvioivien mittarien sopivuutta puhelinkopeille ei ole tutkittu. Työn tavoitteena on tutkia mitä puhelinkoppeihin sovellettavissa olevia puheyksityisyyden arviointimenetelmiä on olemassa, millä oletuksilla niitä voidaan soveltaa puhelinkoppeihin ja mikä niistä ennustaa puheyksityisyyden muutokset tarkimmin. Työn alussa selvitettiin ensin olennaisimpia puheen ymmärrettävyyteen vaikuttavia tekijöitä, minkä jälkeen kartoitettiin puhelinkopeille sovellettavissa olevia puheen ymmärrettävyyden tai puheyksityisyyden objektiivisia arviointimenetelmiä tai muita mittalukuja, joilla voidaan ennustaa puheyksityisyyden tason muutoksia. Kartoitettujen mittarien toimivuuden tutkimiseksi puhelinkopille luotiin kuusi erilaista ääneneristävyyden ja ilmanvaihtomelun konfiguraatiota, joiden äänitehotasoerot ja ilmanvaihtomelun äänitehotasot mitattiin. Tämän jälkeen konfiguraatioille määritettiin subjektiivinen puheen ymmärrettävyys simuloiduissa toimisto-olosuhteissa kuuntelukokeiden avulla muunnettua riimitestiä käyttäen. Äänitehotasoero- ja ilmanvaihtomeludatasta lasketuille mittareille ja kokeellisesti määritellylle ymmärrettävyydelle tehtiin korrelaatioanalyysi, jonka avulla määritettiin mittarien tarkkuus ja käytettävyys puheyksityisyyden muutosten ennustamisessa. Kuudesta tutkitusta mittaluvusta tarkimmin muutokset puheyksityisyydessä ennusti puheensiirtoindeksi STI, jota voidaan tulosten valossa pitää tarkkana puheyksityisyyden muutosten ennustajana, kun ääneneristävyyttä tai ilmanvaihtomelua muutetaan. Puhelinkopeille suunnatun puheäänen vaimennuspotentiaalia kuvaavan standardin ISO 23351-1 puheäänen vaimennuslukua ei puolestaan voida luotettavasti käyttää puhelinkoppien puheyksityisyyden arviointiin, vaan se kuvaa paremmin puhemelun vaimennusta. Tulosten perusteella puhelinkoppien suorituskykymittariksi puheäänen vaimennusluvun rinnalle ehdotetaan puheensiirtoindeksiä STI. Nämä mittarit yhdessä ottavat huomioon tuotteiden tarjoaman puheyksityisyyden, sekä niiden tarjoaman puhemelun vaimennuspotentiaalin. Jos peiteäänen tai ilmanvaihtomelun spektri vakioidaan vertailua varten, puheensiirtoindeksin arvo voidaan laskea käyttäen samaa mittausdataa, jota puheäänen vaimennusluvun laskentaan käytetään.

ISO 23351-1 standard, developed for evaluating soundproof space performance, is being used more and more for developing new products and for comparing existing products in terms of performance. The standard developed for phone booths does not, however, take into account how much of the speech can be understood when listening outside a phone booth but it considers how much the speech level is attenuated. It has not been studied which speech privacy or speech intelligibility measures can be applied to assessing phone booth performance. The purpose of this thesis is to study which objective speech privacy or speech intelligibility measures can be used to evaluate phone booth speech privacy, which presumptions have to be made when doing so and which studied measure predicts changes in speech privacy with greatest accuracy. The thesis consists of two parts. In the first part the factors affecting speech intelligibility are covered in addition to studying speech intelligibility and speech privacy measures that could be used for evaluating changes in phone booth speech privacy. Six different combinations for sound insulation level and ventilation noise level were determined to study the relation between objective measures and subjective speech intelligibility. Sound power level differences and sound power levels were determined for each combination. After that modified rhyme test was used to determine subjective speech intelligibility for each combination. Measured sound attenuation and ventilation noise data was then used to calculate values for objective speech privacy and intelligibility measures. Objective measure values and subjective intelligibility values were then used to carry out a correlation analysis to determine which measure predicts changes in speech intelligibility most accurately when sound attenuation or ventilation noise of the product is changed. The best performing of the six studied objective measures was speech transmission index STI, which predicts speech privacy changes accurately when sound attenuation or ventilation noise of the product is altered. Considering the results, the standard currently used for evaluating phone booth performance cannot be used to reliably predict changes in speech privacy. To evaluate relative level of speech privacy of phone booths, STI is proposed as a second performance measure for phone booths in addition to the speech level reduction described in ISO 23351-1. Together these measures cover speech noise attenuation and speech privacy of the product and can be used to develop new products and compare their performance. If masking noise or ventilation noise spectrum is standardized for calculation, the same measurement data used to calculate ISO 23351-1 speech level reduction can be used to calculate STI without additional measurements.