Die Messung der Sprachverständlichkeit nach DIN60268-16
Sprachverständlichkeit ist der Schlüssel menschlicher Kommunikation. Für Notfallwarnsysteme, Telekomunikationssysteme, Durchsagesysteme ( z.B. in Bahnhöfen) oder allgemein Räume zur Sprachdarbietung (Schulungsräume) verringert eine ungünstige Sprachverständlichkeit nicht nur deren Funktion, sondern ist auch sicherheitskritisch.
In vielen Ländern existieren daher gesetzliche Mindestanforderungen an die Sprachverständlichkeit. Für öffentliche Neubauten muss die Sprachverständlichkeit durch Messungen dokumentiert werden. In den meisten Fällen muss dabei die Norm DIN EN 50849 VDE 0828-1:2017-11 Elektroakustische Notfallwarnsysteme bzw. DIN IEC 60849(veraltet) oder ISO 7240-16 berücksichtigt werden.
Die Beurteilung der Qualität von Lautsprecheranlagen erfolgt vielfach anhand der klassischen Parameter wie Frequenzgang, Klirrfaktor, Lautstärke etc. Diese Größen haben zwar Einfluss auf die Sprachverständlichkeit, allerdings kann diese nicht daraus abgeleitet werden.
Elektroakustische Notfallwarnsysteme gemäß DIN EN 50849 VDE 0828-1:2017-11
Gerade für Notfallanlagen, bei denen im Ernstfall eine Durchsage von allen Personen im Gefahrenbereich verstanden werden muß, ist die Sprachverständlichkeit des Gesamtaufbaus von elementarer Bedeutung. In diesen Bereichen ist der Nachweis der Sprachverständlichkleit gemäß - DIN EN 50849 VDE 0828-1:2017-11 Elektroakustische Notfallwarnsysteme - vorgeschrieben.
Wie kann Sprachverständlichkeit gemessen werden?
Man unterscheidet hier zwei grundsätzliche Klassen von Verfahren zur Messung der Sprachverständlichkeit:
Subjektive Verfahren: Eine Durchsage bzw. spezielle Wortfolgen werden von mehreren Probanden gehört und beurteilt. Durch statistische Auswertungen werden Parameter für die Sprachverständlichkeit abgeleitet. Letztlich ist die Sprachverständlichkeit für menschliche Zuhörer die Referenz, allerdings sind diese Verfahren sehr aufwendig und kaum reproduzierbar. Solche Tests sind in der Norm ISO4870 standardisiert.
Objektive Verfahren: Mit Hilfe von speziellen Meßsignalen werden Parameter abgeleitet, die anhand von aufwendigen Untersuchungen möglichst gut mit subjektiven Sprachtests korrelieren. Sehr weit verbreitet sind Verfahren basierend auf der DIN/ IEC 60268-16, die auch die Grundlage von AkuLap bilden. Durch die Standardisierung ist eine hohe Reproduzierbarkeit gegeben und viele Fehlerquellen bei subjektiven Tests entfallen. Die Klasse der Verfahren wird mit STI (Speech Transmission Index) bezeichnet.
Im folgenden beschäftigen wir uns nur mit den objektiven Verfahren nach DIN60268-16.
DIN60268-16
Die Berechnung der Parameter STI (Speech Transmission Index), RASTI (Room Analysis Speech Transmission Index) und STI-PA erfolgt gemäß der Norm DIN/IEC 60268-16. In den aktuellen Versionen der Norm Edition 4 und 5 ist RASTI nicht mehr enthalten. Diese Norm ist sehr technisch und erfordert einen hohes Hintergrundwissen.
STI Speech Transmission Index
Bei diesem Test wird die menschliche Sprache durch moduliertes bandbegrenztes Rauschen moduliert. Verschiedene Einflüße des Übertragungssystems wie Nachhall, Verzerrungen, Hintergrundgeräusche verringern die Modulation der Testsignale. Diese Verringerung der Modulation wird über alle Frequenzbänder und Modulationsfrequenzen zu einem Parameter zusammengefaßt, dem Sprachverständlichkeitsindex, der im Bereich von 0.0 (unverständlich) bis 1.0 (exzellent verständlich) liegen kann. Damit kann man mit einem Wert die Sprachverständlichkeit mit einem Einzahlwert beschreiben und vergleichen.
Index Kommentar
0.0-0.3 unverständlich/bad
0.3-0.43 schwach/poor
0.43-0.6 angemessen/fair
0.6-0.75 gut/good
0.75-1.00 ausgezeichnet/excellent
Ab der Edition 4.0 der Norm 60268-16 wurden die Bereiche verfeinert. Zur bessren Übersicht haben wir hier zunächst die ältere Verion eingefügt
Meßverfahren für Sprachverständlichkeit
Für STI sind zwei Meßverfahren möglich.
Direkte Methode mit moduliertem Rauschen
Die klassische, direkte Methode verwendet moduliertes Rauschen und misst direkt den Modulationsverlust. Für alle Oktavbänder und alle Modulationsfrequenzen ist diese Verfahren jedoch sehr zeitaufwendig. In den letzten Jahren hat sich jedoch die STI-PA Methode bewährt, die nur ein Bruchteil der möglichen Kombinationen verwendet. Dafür läßt sich bei diesem Verfahren die Meßdauer auf ca. 20s begrenzen. Der Meßaufbau ist sehr einfach, so dass kein großer Trainingsaufwand notwendig ist.
Indirekte Methode über die Raum-Impulsantwort
Die zweite Methode basiert auf der Raumimpulsantwort. Durch mathematische Verfahren, kann aus der Impulsantwort die Sprachverständlichkeit berechnet werden. Im Rahmen von raumakustischen Untersuchungen wird vielfach sowieso die Raumimpulsantwort gemessen. Dann stellt die Ermittlung der Sprachverständlichkeit keinen zusätzlichen Aufwand dar, sondern fältl bei der normalen Auswertung mit ab. Insbesondere kann hier direkt der volle STI-Wert mit allen Bändern und Modulationsfrequenzen ermmitelt werden. Die Messmethode ist allerdings aufwendiger und nicht für alle zu messenden ELA-Anlagen möglich, gleichzeitig wird jedoch die komplette Raumakustik mit vermessen, so dass die Ergebnisse wesentlich aussagefähiger sind.
Welcher Frequenzbereich ist wichtig für die Sprachverständlichkeit?
Die STI-Methode verwendet 7 Oktavbänder im Bereich 125Hz bis 8kHz. Aus allen Bändern wird ein Einzahlwert, die Sprachverständlichkeit ST,I berechnet.
Welche Empfehlungen gibt es für die Sprachverständlichkeit?
Dieser Wert (STI) kann zwischen 0 und 1.0 liegen. Ein Wert von 0 bedeutet das keine Sprachverständigung möglich ist. 1.0 bedeutet eine ideale Sprachverständlichkeit.
Je nach Raumart mit unterschiedlicher Nutzung gibt es Empfehlungen zur Orientierung. Im allgemeinen wird eien möglichst hohe Sprachverständlichkeit angestrebt.
Wann sollte die Sprachverständlichkeit möglichst gering sein?
In manchen Anwendungen ist eine geringe Sprachverständlichkeit erwünscht. Dies ist offensichtlich mit Bereichen, wo Vertraulichkeit erwünscht ist. Man muss jedoch nicht nur an Abhörsicherheit denken.
In Großraumbüros ist eine geringe Sprachverständlichkeit gewünscht, einfach um die Mitarbeiter nicht durch "Gesprächsfetzen" von den Nachbarn abzulenken. Hier geht es gar nicht um Geheimnisse, sondern um die Konzentration zu fördern.
Ein anderes anschauliches Bespiel ist vermutlich jedem aus einem Restaurant bekannt. Die Sprachverständlichkeit am eigenen Tisch sollte möglichst hoch sein, gegenüber den Nachbartischen jedoch möglichst gering.
Welche Dienstleistungen und Geräte könen wir Ihnen anbieten im Bereich der Sprachverständlichkeit nach DIN60268-16?
- Handschallpegelmesser mit STIPA Funktion z.B. den Bedrock SM50
- Vermietung von STIPA Messgeräten z.B. den NTI XL2 mit STIPA Option
- Unsere Mess-Software Akulap
- Wir bieten auch eine Bibliothek (C++) mit STIPA-Berechnung nach IEC60268-16 ED5 an. Damit können Sie eigene Produkt-Ideen umsetzen.
Welche Messgeräte gibt es zur Messung der Sprachverständlichkeit nach der STIPA-Methode?
Für das einfache STIPA-Verfahren mit Messung über moduliertes Rauschen, sind seit einigen Jahren kompakte Handmessgeräte verfügbar. Dies sind z.B. der NTI Al1, NTI XL2, Bedrock SM50, SM90 und AM100
Messysteme zur Sprachverständlichkeit STI/STIPA gemäß DIN60268-16 finden Sie als:
- PC-gestütztes Systeme wie Akulap
- Handschallpegelmesser wie dem NTI XL2 oder Bedrock SM50
- Bibliotheken zur Integration von Messverfahren der Sprachverständlichkeit in Ihre Produkte
Neben dem Marktführer NTI XL2 hat sich seit einigen Jahren das Gerät Bedrock SM50 einen Namen gemacht.
In diesem Gerät ist alles enthalten was für raumakustische Messungen benötigt wird.
Neben STIPA ist dies insbesondere
- Nachhallzeit in Terzbändern
- Unkomprimierte Tonaufzeichnung
Wie wird die Sprachverständlichkeit beeinflusst?
Die Sprachverständlichkeit wird beeinflusst von:
- Pegel des Sprachsignals
- Frequenzgang
- Nicht-lineare Verzerrungen
- Pegel des Hintergrundgeräuschs (Störabstand)
- Qualität des Wiedergabesystems
- Echos (Reflektionen mit einer Verzögerung > 100ms)
- Nachhall
- psychoakustische Effekte (Maskierung)
In der Praxis hat der Störabstand und die Raumakustik den größten Einfluss.
Wie kann die Sprachverständlichkeit verbessert werden?
Die Sprachverständlichkeit kann durch verschiedene Maßnahmen verbessert werden.
Pegel
In gewissem Rahmen kann die Sprachverständlichkeit durch einen höheren Pegel verbessert werden. Hier sollte aber vorher unbedingt der Signal-Störabstand bestimmt werden. Zu hohe Pegel verschlechtern wiederum die Sprachverständlichkeit. Ist die Raumakustik ungünstig, verbessern hohe Pegel nicht die Sprachverständlichkeit. Daher muss unbedingt vorher die Ursache der geringen Sprachverständlichkeit ermittelt werden.
Verringerung des Nachhalls
Hier sind verschiedene Maßnahmen sinnvoll. Grundsätzlich ist die Sprachverständlichkeit im Hallradius eines Lautsprechers besser als außerhalb. Daher sollten mehrere kleine Lautsprecher als wenige große aufgestellt werden. Die Richtwirkung der Lautsprecher hat hier auch eine zentrale Bedeutung.
Durch Absorber kann die Nachhallzeit im sprachrelevanten Frequenzbereich verbessert werden.
Durch elektronische Entzerrung (Equalizer) können ausgeprägte Raumresonanzen verringert werden.
