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The Influence of an Early Reflection upon Speech Intelligibility in the Presence of a Background Noise

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A long tradition of research has now established that early reflections improve speech intelligibility: there exists an integration time of about 35 ms within which all reflections contribute to increasing the loudness of the direct sound and thus improve the speech intelligibility. Yet, careful review of the literature shows that most investigations were carried out in the absence of background noise.

A series of tests was set up to check whether the “35 ms fusion” rule still holds in the presence of background noise. The listening conditions are similar to those found in a car cabin (low-frequency noise, strong reflection arriving within 10 ms). The tests reveal that the actual word spoken and the speaker's voice dominate over other sources of influence on the results, even for a reflection following 5 ms after the direct sound. Although its energy is actually integrated with that of the direct sound, an early reflection never improves the intelligibility to the same extent as simply raising the voice to the same level.

A second series of tests was therefore conducted to investigate the word effect: it was found that this effect is also listener dependent, but no physical correlate could explain it. Nevertheless, the experiments agree in showing that the “fusion” rule does not hold in the presence of background noise.

Zusammenfassung

In einer Reihe von Untersuchungen wurde bereits bewiesen, daß frühe Reflexionen die Sprachverständlichkeit verbessern: Innerhalb einer gewissen Integrationszeit von ca. 35 ms tragen alle Reflexionen dazu bei, daß die Lautheit des Direktschalls zunimmt und gleichzeitig die Sprachverständlichkeit verbessert wird. Eine sorgfältige Durchsicht der Literatur zeigt indessen, daß die moisten Untersuchungen in Abwesenheit von Hintergrundgeräuschen durchgeführt worden sind.

Eine neue Versuchsreihe sollte nun klären, ob das Gesetz der “35 ms-Verschmelzung” auch in Anwesenheit von Störgeräuschen gilt. Die akustischen Bedingungen entsprachen dabei denen einer gewöhnlichen Fahrgastkabine (Geräusche niedriger Frequenz, starke Reflexion innerhalb von 10 ms). Die Versuche zeigten, daß das jeweilige Wort und die Stimme des Sprechers weitaus den größten Einfluß auf die Ergebnisse ausüben, sogar bei einer Reflexion mit 5 ms Verzögerung gegenüber dem Direktschall. Trotz der Integration der reflektierten und der direkt ausgesandten Energie verbessert eine Reflexion die Sprachverständlichkeit keinesfalls in gleicher Weise wie eine Anhebung der Stimme auf die gleiche Lautstärke.

Eine zweite Versuchsreihe wurde durchgeführt, um den oben angesprochenen Einfluß des jeweiligen Wortes näher zu untersuchen. Dabei zeigt sich, daß dieser Effekt auch hörerabhängig ist, aber von keinem physikalischen Merkmal beschrieben werden konnte. Trotzdem stimmen die Untersuchungen insofern überein, daß die “Verschmelzungsregel” in Anwesenheit von Störrauschen nicht gilt.

Sommaire

Une longue tradition de recherches a définitivement établi que les réflexions précoces améliorent léintelligibilité de la parole: il existe un temps d'intégration d'environ 35 ms pendant lequel toutes les réflexions contribuent à accroître la sonie du son direct et done à améliorer léintelligibilité. Cependant, la lecture attentive de la litérature révèle que la plupart des études ont été conduites en l'absence de bruit de fond.

Une série de tests a done été menée pour vérifier si la règie de fusion des 35 ms est toujours valable en présence de bruit perturbateur. Les conditions d'écoute présentment des points communs avec celles rencontrées couramment dans un habitacle automobile (bruit grave et réflexion importante survenant avant 10 ms). Ces tests révèlent que c'est le mot prononcé et la voix du locuteur qui dominant toutes les sources d'influence sur les résultats, même pour une réflexion survenant 5 ms après le son direct. Bien que son énergie soit effectivement intégrée avec celle du son direct, une réflexion précoce n'améliore jamais l'intelligibilité dans les mêmes proportions qu'un accroissement égal de l'intensité sonore de la voix.

Une deuxième série de tests a done été conduite pour évaluer l'effet des mots: cet effet s'avère dépendre également de l'auditeur, mais aucune analyse physique n'explique ce résultat.

Ces expériences s'accordent à montrer que la règle de fusion dans les 35 premières millisecondes n'est plus valuable en présence de bruit.
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Document Type: Research Article

Publication date: August 1, 1992

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  • Acta Acustica united with Acustica, published together with the European Acoustics Association (EAA), is an international, peer-reviewed journal on acoustics. It publishes original articles on all subjects in the field of acoustics, such as general linear acoustics, nonlinear acoustics, macrosonics, flow acoustics, atmospheric sound, underwater sound, ultrasonics, physical acoustics, structural acoustics, noise control, active control, environmental noise, building acoustics, room acoustics, acoustic materials, acoustic signal processing, computational and numerical acoustics, hearing, audiology and psychoacoustics, speech, musical acoustics, electroacoustics, auditory quality of systems. It reports on original scientific research in acoustics and on engineering applications. The journal considers scientific papers, technical and applied papers, book reviews, short communications, doctoral thesis abstracts, etc. In irregular intervals also special issues and review articles are published.
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