Predicting Speech Intelligibility in Rooms from the Modulation Transfer Function. II. Mirror Image Computer Model Applied to Rectangular Rooms

Assuming perfectly geometrical reflections of walls and ceiling and making a few other reasonable simplifications, the Modulation Transfer Function (MTF) for any speaker-listener pair in a rectangular room can be calculated as the vectorial sum of the direct sound and the contributions of all virtual sound sources. From the MTF a single measure, the Speech Transmission Index (STI), can be derived, which correlates highly with the intelligibility score for words. The presence of noise in the room is taken into account by considering the audience as a collection of individual noise sources. The theory explains the practical rules on optimum reverberation time and intelligibility as a function of distance. Some additional computations illustrate the predictive power of the theory for solving problems such as which walls should be preferably provided with sound-absorbing materials, and the effect of changing the position of the speaker or the symmetry of wall treatment.

Zusammenfassung

Unter der Annahme, daß die Wände und die Decke vollkommen geometrisch reflektieren, und mit einigen anderen sinnvollen Vereinfachungen, kann die Modulations-Übertragungsfunktion (MTF) für ein beliebiges Sprecher-Hörer-Paar in einem rechtwinkligen Raum als die Vektorsumme aus Direktschall und den Beiträgen aller Spiegelschallquellen berechnet werden. Aus der MTF kann eine einzelne Maßzahl, der Sprachübertragungsindex, abgeleitet werden, welcher stark mit der Verständlichkeitsrate für Wörter korreliert. Die Anwesenheit von Geräuschen im Raum wird dadurch berücksichtigt, daß die Hörer als eine Ansammlung von individuellen Geräuschquellen aufgefaßt werden. Die Theorie erklärt die praktischen Regeln über die optimale Nachhallzeit und die Verständlichkeit als eine Funktion des Abstandes. Einige zusätzliche Berechnungen veranschaulichen den Voraussagewert der Theorie in Bezug auf die Lösung von Problemen von der Art, welche Wände vorzugsweise mit Absorptionsmaterial versehen werden sollten und welchen Effekt die Veränderung der Sprecherposition oder die Änderung der Symmetrie der Wandanordnung bewirkt.

Sommaire

On a calculé la fonction de transfert de la modulation (MTF) pour un couple locuteur-anditeur quelconque dans une salle de forme rectangulaire avec parois et plafond parfaitement réfléchissant. Moyennant quelques autres approximations raisonnables, la MTF a été obtenue comme la somme vectorielle de la contribution du son direct et des contributions de toutes les sources-images virtuelles. De la MTF se déduit un simple indice numérique, l'indice de transmission de la parole (STI) qui est en corrélation étroite avec les résultats des tests d'intelligibilité portant sur des mots. La présence d'un bruit ambiant est introduite en considérant l'auditoire comme une collection de sources individuelles de bruit. Cette théorie rend bien compte des règles empiriques sur la durée optimale de réverbération et sur l'évolution de l'intelligibilité en fonction de la distance. Quelques calculs complémentaires illustrent les possibilités de prédiction de la théorie lorsqu'il s'agit de résoudre divers problèmes pratiques : choix des parois à garnir de revêtements absorbants, effets d'un changement de place du locuteur, effets des symétries du traitement des parois.